近年來(lái)，國(guó)內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)逐漸增長(zhǎng)，越來(lái)越多企業(yè)引進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)不僅能讓生產(chǎn)成本變低，還能減小能源低消耗，提高生產(chǎn)效率。

而在工業(yè)自動(dòng)化的主流趨勢(shì)下，AGV（Automated Guided Vehicle 自動(dòng)導(dǎo)航運(yùn)輸車(chē)）行業(yè)迎來(lái)了迅猛的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛在工廠搬運(yùn)、倉(cāng)儲(chǔ)物流、醫(yī)療器械運(yùn)輸、自動(dòng)停車(chē)等場(chǎng)景里。

牽引式拖拉機(jī)改造，空中導(dǎo)線導(dǎo)引，帶有車(chē)兜——這是1953年世界上第一輛AGV的雛形。

經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，最初用導(dǎo)線導(dǎo)航的AGV基本已被淘汰，并進(jìn)化出多種方式導(dǎo)航。目前，市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛的AGV導(dǎo)航方式主要有磁導(dǎo)航、二維碼導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和視覺(jué)導(dǎo)航等。

磁導(dǎo)航

磁導(dǎo)航的核心是“磁場(chǎng)”。

一般是在AGV的行駛路徑上埋設(shè)金屬導(dǎo)線或磁條，并加載低頻、低壓電流，使導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，然后AGV上的感應(yīng)線圈對(duì)導(dǎo)航磁場(chǎng)強(qiáng)弱進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)AGV導(dǎo)引。

二維碼導(dǎo)航

它的原理是AGV通過(guò)攝像頭掃描地面鋪設(shè)的二維碼，通過(guò)解析二維碼信息獲取當(dāng)前的位置信息。為了提高定位精準(zhǔn)度，二維碼導(dǎo)航通常會(huì)與慣性導(dǎo)航相結(jié)合使用，慣性導(dǎo)航可以利用AGV內(nèi)部傳感器(光電編碼器，陀螺儀)獲取當(dāng)前位置和姿態(tài)，輔助二維碼導(dǎo)航定位。

光導(dǎo)航

激光導(dǎo)航就是通過(guò)AGV發(fā)射激光，然后接受反射回來(lái)的激光來(lái)判斷AGV的位置與環(huán)境。

在AGV車(chē)體上安裝激光掃描器，激光掃描器隨AGV的行走的同時(shí)會(huì)發(fā)出激光束，發(fā)出的激光束被沿AGV行駛路徑鋪設(shè)的多組反射板或工作環(huán)境中的墻面、物體等直接反射回來(lái)，觸發(fā)控制器記錄信息，計(jì)算出AGV的位置坐標(biāo)等，從而感知周?chē)h(huán)境。

視覺(jué)導(dǎo)航

視覺(jué)導(dǎo)航是通過(guò)AGV車(chē)載視覺(jué)傳感器獲取運(yùn)行區(qū)域周?chē)膱D像信息來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的方法。

AGV在移動(dòng)過(guò)程中，攝像頭會(huì)拍攝地面紋理并進(jìn)行自動(dòng)建圖，再將在運(yùn)行過(guò)程中獲取的地面紋理信息，與自建地圖中的紋理圖像進(jìn)行配準(zhǔn)對(duì)比，以此估計(jì)移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前位姿，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的定位。

另外，提及一下SLAM導(dǎo)航，SLAM導(dǎo)航現(xiàn)在比較火，被討論得比較多。在AGV領(lǐng)域，SLAM導(dǎo)航包含激光SLAM導(dǎo)航與視覺(jué)SLAM導(dǎo)航，SLAM（simultaneous localization and mapping）即同步定位與建圖，指在未知的環(huán)境中，AGV通過(guò)自身所攜帶的內(nèi)部傳感器（編碼器、IMU等）和外部傳感器（激光傳感器或者視覺(jué)傳感器）來(lái)對(duì)自身進(jìn)行定位，并在定位的基礎(chǔ)上利用外部傳感器獲取的環(huán)境信息增量式的構(gòu)建環(huán)境地圖。

相比于要改造環(huán)境的磁導(dǎo)航與二維碼導(dǎo)航，SLAM導(dǎo)航可直接用在任何環(huán)境里，無(wú)需花錢(qián)花精力改造環(huán)境，拿到即能用。

下面我們來(lái)看看這4種主要導(dǎo)航方式優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比：

整體來(lái)看，這4種AGV導(dǎo)航方式都有著定位精確的優(yōu)點(diǎn)。

但是在成本方面，磁導(dǎo)航和視覺(jué)導(dǎo)航成本相對(duì)低些，而其他三種方式成本相對(duì)高，二維碼導(dǎo)航的二維碼易磨損，會(huì)產(chǎn)生較高的維護(hù)成本，而激光導(dǎo)航的激光傳感器價(jià)格也比較高。

而在路徑規(guī)劃靈活度方面，磁導(dǎo)航的靈活度是最低的，因?yàn)榇艑?dǎo)航要改變路徑意味著地上的磁導(dǎo)線或磁條要改變，比較麻煩，二維碼導(dǎo)航相對(duì)靈活些，改變路徑較容易，而激光SLAM導(dǎo)航和視覺(jué)SLAM導(dǎo)航則是最靈活的，屬于無(wú)軌導(dǎo)航。

以上幾種AGV導(dǎo)航發(fā)展有先有后，都有各自的缺點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，所以從實(shí)際的使用場(chǎng)景出發(fā)，他們各有市場(chǎng)。但是，未來(lái)誰(shuí)會(huì)是主流的AGV導(dǎo)航方式呢？

磁導(dǎo)航于日本九十年代就大規(guī)模興起了，加上磁導(dǎo)航技術(shù)門(mén)檻低，代碼又開(kāi)源，所以在國(guó)內(nèi)發(fā)展的時(shí)間最久。不過(guò)，磁導(dǎo)航AGV成本低，性能一般，是相對(duì)低端的AGV，要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，都不會(huì)用它。

未來(lái)，隨著市場(chǎng)要求的進(jìn)一步提高，留給磁導(dǎo)航AGV的空間只會(huì)越來(lái)越小。

目前，AGV導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)主要集中在二維碼導(dǎo)航、激光SLAM導(dǎo)航和視覺(jué)SLAM導(dǎo)航上，未來(lái)發(fā)展也將以這三種導(dǎo)航方式為主。

二維碼導(dǎo)航在市場(chǎng)上的火爆離不開(kāi)二維碼導(dǎo)航機(jī)器人Kiva，它于2012年被亞馬遜以7.75億美元的高價(jià)收購(gòu)，瞬間被世界所熟知。Kiva被譽(yù)稱(chēng)為世界上最成功的AGV設(shè)計(jì)，定制的雙攝像機(jī)成像模塊是Kiva系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，一個(gè)攝像頭向下看地面以識(shí)別倉(cāng)庫(kù)地板上的二維碼，另一個(gè)向上看貨架的底部。每個(gè)攝像頭都配備6個(gè)紅色LED用于照明。夾在兩個(gè)攝像機(jī)之間的是圖像處理模塊，能通過(guò)高速串口獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)矩陣檢測(cè)。

Kiva這種類(lèi)似棋盤(pán)的工作模式令人非常印象深刻，于是，國(guó)內(nèi)的電商，智能倉(cāng)庫(kù)也紛紛效仿，采用二維碼導(dǎo)航AGV，進(jìn)而促進(jìn)了二維碼導(dǎo)航AGV的發(fā)展。

不過(guò)，二維碼導(dǎo)航要求項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)大量二維碼，而二維碼易磨損，維護(hù)成本較高，所以，二維碼想要長(zhǎng)盛不衰持續(xù)占據(jù)大部分市場(chǎng)是比較難的，尤其是在激光傳感技術(shù)和視覺(jué)傳感技術(shù)日漸發(fā)展成熟的情況下。

現(xiàn)在激光SLAM導(dǎo)航和視覺(jué)SLAM導(dǎo)航的性能越來(lái)越好了，很多人開(kāi)始重視及看好SLAM導(dǎo)航，目前一些傳統(tǒng)導(dǎo)航AGV也已被SLAM所取代。

SLAM導(dǎo)航的方式能使AGV靈活規(guī)劃路徑，定位準(zhǔn)確，行駛路徑靈活多變，施工較為方方便，能夠適應(yīng)各種實(shí)用環(huán)境。但激光導(dǎo)航成本較高，視覺(jué)導(dǎo)航繪制地圖時(shí)間較長(zhǎng)，所以在目前AGV市場(chǎng)上，這兩種導(dǎo)航AGV的占用率都不是很高。

不過(guò)，一方面，隨著自動(dòng)駕駛的火爆，自動(dòng)駕駛主要傳感器之一的激光傳感器（尤其是激光雷達(dá)）也變得香餑餑，為搶先奪得市場(chǎng)，現(xiàn)各大傳感器公司正努力研發(fā)性價(jià)比高的激光傳感器。預(yù)計(jì)不久后，激光傳感器的價(jià)格會(huì)降下去，屆時(shí)激光導(dǎo)航AGV將擁有更大的優(yōu)勢(shì)。

另一方面，視覺(jué)算法正高速發(fā)展，最好的例子就是特斯拉。隨著視覺(jué)算法的增強(qiáng)，未來(lái)視覺(jué)導(dǎo)航的效率會(huì)隨之上升，視覺(jué)導(dǎo)航AGV應(yīng)用也將更加廣泛。

未來(lái)，SLAM導(dǎo)航可期。