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导航技术
导航技术
导航技术是AGV领域核心技术模块之一,作为机器人的眼睛,该技术经过近一个世纪的发展,经历了从有轨到无轨到智能的发展过程,由于该技术在无人导引机器人中重要地位,因此有着“导航技术的演变史亦是AGV技术的发展史”一说。
激光导航
测距导航
纹理导航
复合导航
自然导航
二维码导航
磁钉导航
磁带/条导航
激光导航
激光导航是在AGV 行驶路径的周围安装激光反射板,AGV通过发射激光束,同时采集由反射板反射的激光束,来确定其当前的位置和方向,并通过连续的三角几何运算来实现AGV 的导航。
目前激光导航技术已经成为国内外AGV 厂商的主流方案,由于其定位精度高、线路变更灵活、导航技术成熟等等因素导致激光导航已经普及。
背景
优点
• AGV 定位精确。
• 地面无需其他定位设施。
• 行驶路径可灵活多变,能够适合多种现场环境。
• 它是目前国内外许多AGV 生产厂家优先采用的先进导航方式。
• 技术高大上。
缺点
• 成本高,对环境要求较相对苛刻(外界光线,地面要求,能见度要求等)。
• 激光导航设备价格高。
• 激光导航设备适用于无遮挡环境。
• 反光板成本高。

测距导航
该导航技术主要应用于激光二位扫描仪对其周围环境进行扫描测量,获取测量数据然后结合导航算法实现AGV导航。
背景
优点
• 远距离测量,在无反光板和反射率低的情况下能测量较远的距离;
• 有同步输入端,可多个传感器同步测量;
• 测量范围广,响应时间短;
缺点
• 检测的最小距离太大;
• 红外线测距仪受环境的干扰较大,对于近似黑体、透明的物体无法检测距离,只适合短距离传播;
• 有其他遮挡物的时候无法正常工作,需要每个房间、走廊安装接收天线,铺设导轨,造价比较高;
纹理导航
视觉纹理导航,亦称Visual SLAM导航,通过自动导引车车载视觉传感器获取运行区域周的图像信息来实现导航的方法。视觉导航是怡丰机器人研发的以地面纹理为特征信息的视觉导航AGV。
硬件上需要视觉工控机、下视摄像头、补光灯和遮光罩等来支持该种导航方式的实现,可利用丰富的地面纹理信息,并基于相位相关法计算两图间的位移和旋转,再通过积分来获取当前位置。
该方式通过移动机器人在移动过程中摄像头拍摄地面纹理进行自动建图,再将在运行过程中获取的地面纹理信息,与自建地图中的纹理图像进行配准对比,以此估计移动机器人当前位姿,实现移动机器人的定位。
背景
优点
• 与二维码对比:无需铺设标记物,保持地面清洁。
• 与激光SLAM对比:已有下对环境要求较相当苛刻。
缺点
• 采集纹理库,工作量大。
• 与二维码导航暂不融合。
• 技术还在完善,暂不广泛推广。
复合导航
复合导航指应用两种或两种以上导引(或导航)方式实现自动导引车运行的方法。如激光导航与磁钉导引的组合,利用激光导航为主要导航方案,在激光反射效果不佳或被障碍物遮拦的地方使用磁钉导引用于辅助定位。
激光导航与磁钉导航组合应用,在定位精度要求较高的站台位置使用磁钉导航,增加AGV定位的稳定性。
复合导航是为了使AGV适应各种使用场景常见的导航方式,也将越来越广泛应用在各种AGV上。
背景
优点
缺点
自然导航
自然导航(激光SLAM)也是激光导航的一种,也是通过激光传感器感知周围环境,不同的是激光导航(反射板)的定位标志为反射板或反光柱,而自然导航可以定位标志物可以为工作环境中的墙面等信息,不需要依赖反射板。相比于传统的激光导航,自然导航的施工成本与周期都较低,缺点就是对环境要求较高,环境变化率对导航鲁棒性影响较大。
背景
优点
缺点
二维码导航
二维码导引与磁钉导引形态是相似的,二维码导引是通过在AGV底部安装二维码扫描仪,AGV行走过程中,扫描仪会扫描地面上粘贴的二维码,轨迹及位置信息存储在二维码标签中,按照行列排布在地表,AGV通过读写模块获取标签信息,实现AGV的辅助定位和轨迹跟踪。
背景
优点
• 成本低、技术成熟可靠。
• 导航的隐秘性好、美观性强,也就是说磁钉预埋打孔填埋在地面下,整个工厂地面以上没有其他导航辅助设备。
• 磁钉抗干扰强,抗磨损性强,抗酸碱、油污等影响。
• 适用户外、室内、下雨等等。
缺点
• AGV 导航地面需满足技术要求,即AGV 导航路线内不能有其他磁性物质存在;AGV 导航线路不能有消磁、抗磁物质,影响AGV 磁钉磁性。
• AGV 磁钉导航线路一次铺设,后续修改线路必须执行二次作业,对比激光导航技术,磁钉导航对于后期修改线路增加成本和施工时间。
• AGV 磁钉导航施工会对地面进行一定的破坏功能,即在地面开孔,然后回填,对施工技术要求严格,才能恢复原地面美观要求。
磁钉导航
磁带/条导航被认为是一项非常成熟的技术,主要通过测量路径上的磁场信号来获取车辆自身相对于目标跟踪路径之间的位置偏差,从而实现车辆的控制及导航。磁条导航具有很高的测量精度及良好的重复性,磁导航不易受光线变化等的影响,在运行过程中,磁传感系统具有很高的可靠性和鲁棒性。磁条一旦铺设好后,维护费用非常低,使用寿命长,且增设、变更路径较容易。
背景
优点
• 成本低、技术成熟可靠。
• 导航的隐秘性好、美观性强,也就是说磁钉预埋打孔填埋在地面下,整个工厂地面以上没有其他导航辅助设备。
• 磁钉抗干扰强,抗磨损性强,抗酸碱、油污等影响。
• 适用户外、室内、下雨等等。
缺点
• AGV 导航地面需满足技术要求,即AGV 导航路线内不能有其他磁性物质存在;AGV 导航线路不能有消磁、抗磁物质,影响AGV 磁钉磁性。
• AGV 磁钉导航线路一次铺设,后续修改线路必须执行二次作业,对比激光导航技术,磁钉导航对于后期修改线路增加成本和施工时间。
• AGV磁钉导航在打磁钉时,会对地面进行破坏,即在地面开孔,然后回填,对施工技术要求严格,才能恢复原地面美观要求。
磁带/条导航
磁带/条导航被认为是一项非常成熟的技术,主要通过测量路径上的磁场信号来获取车辆自身相对于目标跟踪路径之间的位置偏差,从而实现车辆的控制及导航。磁条导航具有很高的测量精度及良好的重复性,磁导航不易受光线变化等的影响,在运行过程中,磁传感系统具有很高的可靠性和鲁棒性。磁条一旦铺设好后,维护费用非常低,使用寿命长,且增设、变更路径较容易。
轮播图之一
背景
优点
• 成本低、技术成熟可靠。
导航的隐秘性好、美观性强,也就是说磁钉预埋打孔填埋在地面下,整个工厂地面以上没有其他导航辅助设备。
• 磁钉抗干扰强,抗磨损性强,抗酸碱、油污等影响。
• 适用户外、室内等等。

缺点
• 需要额外设备产生电磁信号。
• 需要其他传感器实现站点定位功能。
• AGV 电磁导航线路一次铺设,后续修改线路必须执行二次作业,对比激光导航技术,电磁导航对于后期修改线路增加成本和施工时间。
• AGV 磁钉导航施工会对地面进行一定的破坏功能,即在地面开槽,然后回填,对施工技术要求严格,才能恢复原地面美观要求。
• 导航技术不高大上。