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AGV技术方向和发展分析

TIME:2021/8/20 9:56:22   click: 1284 次

技术方向和发展分析


1、导航定位


导航定位技术是AGV最核心的技术,解决“我在哪?”的问题,整个AGV的发展史可以看作是导航技术的发展史。大致可以分为:电磁导引,磁条导引,惯性二维码导航,激光反光板,激光自然导航(2D,3D)等。


最早的AGV采用电磁导引,需要在地上开槽,铺设导线产生磁场,然后AGV就可以按照预设的路径行走。磁条导引也是类似,需要贴上带有磁性的磁条,不需要地面挖槽。这种方式的缺点很明显:非常不灵活,一旦路线有所变动需要非常大的改造成本。新松公司在汽车生产线上大量采用该种导航方式产品。


惯性二维码导航在需要运行的区域铺设固定间距二维码,AGV识别二维码的位置实现自身定位,在两个二维码之间多采用编码器、IMU惯性单元等传感器作为辅助。二维码导航因其地面贴的二维码容易造成损坏,如果在人机共存的区域工作维护成本较高;所以大部分都在封闭的环境中应用。目前快仓公司、Geek+公司等企业均采用过该技术并应用在产品中。


激光导航相比其他导航,在灵活性上要高很多,如果有任何路线变化只需要在软件上更新就可以了,而且基本不存在维护问题。激光反光板导航需要在周围环境布置一定数量的反光柱来辅助定位。


而最新的激光自然导航则可以对环境基本不做任何改造,直接对周围环境建模,实现自身定位,目前主流的还是以2D激光为主平面建模,也有用3D激光实现的3D建模。 


上述这些导航技术,其实没有一个one for all的完美解决方案,其多少都存在自己的局限性。比如最新比较热点的自然导航,虽然确实有比较大的优势,但是也有其自身无法克服的弱点,比如无法在对称的走廊里运行,如果环境中存在其他对称位置,也是无法完成初始定位定的,以及如果要想稳定的达到mm级别精度也是很难的。所以未来的发展方向是以激光导航为主,辅以其他方式(反光板、二维码、视觉等)的混合导航方式,实现适应所有环境,并达到很高稳定性和精度的工业应用。


在实际应用中为了能够适应长时间的动态环境变化,例如货架区、缓存区等,目前最新先进的技术需要在AGV运行期间实现实时更新地图,多AGV分别将实时数据上传至服务器,服务器在更新一定量变化之后推送新的地图至各AGV。


2、控制


AGV的控制要解决的问题是“我如何去?”,换句话说:AGV控制上一直以来的目标是如何能够达到或者超过人的效率和灵活性。


AGV产品种类的多样,成熟驱动方式也是有很多种:双轮差速,单舵轮,双舵轮,麦克纳姆轮等。驱动方式也是一样:没有最好的方式,只有最适合的方式。差速驱动简单灵活性高,但单舵轮驱动在操控稳定性上要优于差速,双舵轮可以实现车的全向移动。


除了以上方式,目前还有一种新型的底盘结构实现全向运动,即一个舵轮与两个转向轮配合使用,相比双舵轮方式,该方法很好的解决了地面接触问题,同时轮子维护也很方便。


随着伺服技术的发展,越来越多的AGV产品开始应用。比如传统的前移机构多采用液压驱动,采用伺服驱动的方式可以大幅提高速度和精度。前移叉车AGV采用该种方式;另外舵轮式的转向机构也开始使用绝对值编码器伺服,可以减少上电找原点的过程。


为了达到人的灵活性和效率,越来越多的新技术开始应用。为实现人操控的流畅和稳定性,以模拟人操控路线的贝塞尔曲线控制技术开始逐渐取代普通的直线和圆弧应用到路线跟踪上。


此外,阶数越多,同样条件下车走的越顺滑,振动越小,货物越稳,效率越高。因此若想取得理想的应用效果,通常至少需要3阶及以上。


另外自主路线规划和主动避障技术也逐渐开始应用,使得AGV在应用上越来越灵活,不会因为路径上的障碍物而停止运行,提高了AGV车辆的智能化水平。


3、3D视觉


随着技术的发展,同样AGV也边得越来越智能。作为目前智能设备非常重要的传感器:视觉也逐渐开始应用到AGV上。


其中一项非常重要的应用就是托盘及料箱位置的二次识别定位。在AGV于人交接的位置,通常人的放置不会很准,而AGV只能依据预设的坐标来叉取货物,这就需要AGV具备二次校准的能力:依靠3D相机,结合3D视觉识别算法识别并定位托盘和料箱新的空间位置,更新其取货坐标