谁会是AGV未来主流的导航方式?

2018-12-04

AGV在智能工厂、智能仓储上得到了广泛应用,技术上获得了迅猛发展,衍生出了多种导航方式,不同的导航方式有何特点?谁会成为未来主流的导航方式呢?

一、AGV简介

AGV即自动导向小车(Automated Guided Vehicle),因具有良好的柔性和较高的可靠性,能够减少工厂对劳动力的需求,提高产品设备在运输中的安全性且安装容易,维护方便,已经广泛的应用于自动化仓储系统、智能工厂、智能生产等领域。


图1 AGV工作场景

在应用环境中,往往由多台AGV组成自动导向小车系统,该系统通过WIFI或其他传输链路,控制AGV动作。主要控制功能包括:地图管理、路径导航、路径规划、AGV导航控制、任务分配等 。


图2 AGV控制系统软件结构

二、AGV导航方式

所谓AGV导航方式是指决定其运行方向和路径的方式,它不同于前面所说的一般通信。常用的导航方式分两大类:

•车外预定路径方式:是指在行驶的路径上设置导航用的信息媒介物,AGV通过检测出它的信息而得到导向的导航方式,如视觉二维码、磁带导航、电磁导航等;

•非预定路径(自由路径)导航方式:是指在AGV上储存着布局上的尺寸坐标,通过识别车体当前方位来自主地决定行驶路径的导航方式,如激光导航、SLAM方式(Simultaneous Localization And Mapping)。什么是SLAM?一张图带你认识它,机器人之思考既是SLAM需要解决的问题。


图3 SLAM需要解决的问题

AGV根据不同的应用场景已衍生出了多种导航方式,每种导航方式也许都存在相应的优劣势,但均能找到自己的“用武之地”。

三、AGV导航方式分析

早期的AGV多是用磁带或电磁导航,这两种方案原理简单、技术成熟,成本低,但是改变或扩展路径及后期的维护比较麻烦,并且AGV只能按固定路线行走,无法实现智能避让,或通过控制系统实时更改任务。

目前AGV主流的导航方式是二维码+惯导,这种方式使用相对灵活,铺设或改变路径也比较容易,但路径需要定期维护,如果场地复杂则要频繁的更换二维码,另外对陀螺仪的精度及使用寿命要求严格。


图4 视觉二维码导航

随着SLAM算法的发展,SLAM成为了许多AGV厂家优先选择的先进导航方式,SLAM方式无需其他定位设施,形式路径灵活多变,能够适应多种现场环境。相信随着算法的成熟和硬件成本的压缩,SLAM无疑会成为未来AGV主流的导航方式。

SLAM大概分为激光SLAM(2D或3D)和视觉SLAM两大类。


图5 SLAM分类

视觉SLAM目前尚处于进一步研发和应用场景拓展阶段。视觉SLAM因为信息量大,适用范围广等优点受到了广泛关注,但是算法对处理器的要求较高,一般需要准桌面级的CPU甚至GPU,但是AGV用的多是嵌入式处理器,所以短时间很难在小型的AGV设备上大规模应用。


图5 SLAM分类

激光SLAM比视觉SLAM起步早,理论和技术都相对成熟,稳定性可靠性也得到了验证,并且对于处理器的性能需求大大低于视觉SLAM,比如主流的激光SLAM可以在普通的ARM CPU上实时运行,目前有的AGV厂家已经推出了基于激光SLAM导航的产品。无疑在一段时间内激光SLAM还是主流的SLAM方案。