您现在的位置:e-works > 百味书屋 > 书籍列表 > AGV自动引导车选型手册 > 导引技术

第三章 AGV关键技术及发展趋势

第一节 导引技术

    AGV作为轮式移动机器人(WMR-Wheeled Mobile Robot)的一个分支,其主要特征就是自动导引,随着各类技术的发展,AGV的导引技术也不断提升。目前,常用的导引方式有:电磁导引、磁带导引、色带导引、激光导引、惯性导引、视觉导引、GPS导引、坐标导引等。
 

    最初,AGV只是简单地沿着固定的物理线路行驶,被称为“固定路径导引”(如电磁导引、磁带导引、色带导引等);后来,AGV能够根据导航及路径规划信息,自动选择预设的“逻辑线路”行驶,被称为“自由路径导引”(如激光导航、惯性导航等)。
 

    在“固定路径导引”的方式中,导引传感器直接得到AGV与理论路径(电线、磁带、色带等)的偏移量并直接用于控制。而在“自由路径导引”方式中,AGV导航传感器得到的是间接信号,如,激光导航通过激光扫描器测出反射板的夹角和距离;惯性导航通过陀螺仪测出角加速度并配合地面标签位置。从技术上来说,所有“固定路径导引”方式,其本质是一样的,都是“一维”的有线导引,AGV单机无需全局坐标位置,只需获得行驶距离及转向偏移量的反馈,一般不需要“位置估算(Dead Reckoning)”;而“自由路径导引”方法有很多,有基于“灯塔(Beacon)”信息的激光导航、GPS导航,有基于地标信息的惯性导航、标签导航,有根据环境信息的环境导航或自然导航,“自由路径导引”的共同特点是:AGV单机都须在控制中采用“位置估算”,路径(Path)不再是物理意义上的路径,而是逻辑上的路径,是可以用数学函数表达出来的轨迹(Trajectory)。
 

    目前主流的AGV导引技术原理简述如下:
 

  •     电磁导引

    电磁导引是一种较为传统的导引方式,通过在AGV的行驶路径上埋设金属线,并在金属线上加载电流产生导引频率,AGV通过对导引频率的识别和跟踪,确定运行路线。电磁导引的优点是导引线隐蔽,不易污染和破损,导引原理简单而可靠,便于控制通讯,对声光无干扰,投资成本低;缺点是不易扩展或改变路径,对于复杂路径局限性大。
 

  •     磁带导引

    磁带导引与电磁导引相近,不同之处在于采用了在地面上铺贴磁带替代在地面下埋设金属线,通过磁带感应信号实现导引。磁带导引的优点是定位精确,灵活性比较好,改变或扩充路径较容易,铺设简单易行,成本也较低;缺点是易受环路周围金属物质的干扰、易受机械损伤,且AGV智能按磁带路径行走,因此在路径变更时也需要重新铺设磁带。
 

  •     色带导引

    在AGV的行驶路径涂漆或粘贴色带,通过AGV自带的摄像头采集色带图像并进行信号处理实现导引。光学导引的优点是灵活性比较好,路线设置简单易行;缺点是对色带的脏污和机械磨损十分敏感,导引可靠性较差,精度较低。
   

  •     激光导引

    激光导引是在行驶路径安装激光定位标致(有高反光性的激光反射板),激光定位标致通常安装在运行路径沿途的墙壁或支柱上。AGV上的激光扫描器发射激光,同时采集通过反射板反射回来的激光并进行信号处理实现定位和确定航向。优点是定位精准,路径灵活多变,满足多种现场环境;缺点是对环境光线、地面、设备反光面有要求,且反射板与AGV的激光扫描器之间不能有障碍物,不适合空中有物流影响的场合。
 

    依据同样的引导原理,若将激光扫描器更换为红外发射器、或超声波发射器,则激光引导式AGV可以变为红外引导式AGV和超声波引导式AGV。
 

  •     惯性导引

    惯性导引是在AGV上安装陀螺仪,在行驶区域的地面上安装定位块,AGV可通过对陀螺仪偏差信号的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和航向。惯性导引的优点是定位准确性高、灵活性强,适用性广;缺点是成本较高且导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及使用寿命密切相关。
 

  •     视觉导引

    AGV上装有视觉传感设备(CCD摄像机或视觉传感器),在车载计算机中设置有AGV预定行驶路径周围环境的图像数据库。AGV行驶过程中,摄像机动态获取车辆周围环境图像信息并与图像数据库进行比较,从而确定当前位置并对下一步行驶做出决策。视觉导引的优点是不需人为设置物理路径,具有很强的引导柔性,随着计算机图像采集、储存和处理技术的飞速发展,该种AGV的实用性将越来越强。
 

    AGV的导航、导引技术多种多样,不同的场合可采用不同的导引技术。单一的导引技术无法覆盖所有的应用:在有叉车行驶的场合不宜选用磁带导引;路径需要经常变换的场合,应考虑激光导引,而露天环境,考虑到气候因素,则不宜采用激光导引;路径复杂的场合应尽量考虑“自由路径导引”方式。导航、导引技术没有孰优孰劣,而应根据使用环境,因地制宜地灵活运用。导航、导引技术是AGV发展最主要的部分。