常见的agv的导航技术主要有哪些，agv的导航方式有哪几种?
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|简介（文/e-works杨沛）AGV是移动机器人的重要领域，具有并行作业、自动化、智能化、柔性化等优点，目前应用于自动仓库系统、智能工厂、智能生产等字段。
1953年，美国Baslett Electronics公司成功开发出世界上第一辆自动导引车（AGV），它由带有小车的牵引拖车改造而成，应用于空中走道沿线的杂货仓库。该电线运输货物并具有基于真空管技术的控制器。此后，随着计算机、微处理器、控制系统和视觉识别技术的进步，AGV导航方式不断创新和发展。
资料来源：Promat
AGV是Automated Guided Vehicle的缩写，意为自动导引车。我国国家标准《物流术语》将AGV定义为车体上装有能沿设定路线行驶的自动引导装置、编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料运输功能的运输车辆，定义为车辆。 AGV是移动机器人的重要领域，具有并行工作、自动化、智能化、柔性化等优点，广泛应用于自动化仓储系统、智能工厂、智能生产等领域。
01 AGV及其导航方式的演变与演变回顾AGV及其导航方式的发展历史，大致可分为三个发展阶段。近30年来，它在欧洲也得到了迅速发展。自1954年英国采用第一个地下电缆电磁感应技术以来，早期的AGV主要采用电磁感应技术。即AGV沿着地面上的信号行驶，AGV上的传感器根据信号选择具体位置。信号强度和频率的电磁信号引导AGV。目前，随着计算机技术的发展以及AGV系统应用于管理和控制，AGV的应用已经从仅限于仓库主要用于货物的移动，转变为仓库自动化和工厂作业，现在用于物联网例如。它们作为生产组件集成到生产系统中，并用于柔性生产线和汽车装配线。第二阶段：无线导引技术的应用20世纪80年代，一股欧洲AGV的浪潮来到美国。许多美国企业通过技术引进、合资等方式，将欧洲先进的AGV技术转移到美国。随着计算机微处理器的发展和控制技术的兴起，计算机通信和识别技术进入AGV的研究领域，AGV正向智能化方向发展（无线电导引技术（激光导航、惯性导航等）） AGV该系统显着提高了AGV的灵活性和准确性。 20 世纪80 年代末和90 年代初，AGV 引导技术爆发。典型例子有瑞典NDC的激光导航AGV、荷兰的磁网制导AGV、英杰明公司集激光导航、惯性导航、激光测角、测距于一体的复合导航AGV等。第三阶段：百花齐放，多种导航引导方式并存
AGV导航方式市场份额统计（来源：前瞻产业研究院）
目前，AGV导航方式的发展正处于第三阶段，即多种导航引导方式并存的“开花阶段”。另一方面，传统导引方式仍然广泛使用，根据千山产业研究院2018年整理的数据，磁导引、磁带导引和带导引仍然占据AGV导航方式市场份额的74.5%。 %。同时，二维码导航、激光导航、惯性导航、GPS导航等也已应用到AGV系统中，并且AGV导航技术不断创新，视觉导航、自然导航、荧光导航等都是优秀的应用。外表。而且，随着市场需求的不断变化，未来一定会出现更多的导航方式。 AGV技术发展史也可以说是AGV导航引导方式的演变史。随着技术的变化和应用，AGV的导航方式也从最初的固定路径引导（电磁感应）发展到半固定路径引导（磁引导和光带引导）再到自由路径引导（如激光导航）。基于“灯塔”信息的GPS导航、基于地标信息的惯性导航和标签导航、基于环境信息的环境导航或自然导航等）。随着导航技术的发展，AGV对特定标记的依赖越来越少，逐渐变得更加适应环境。
02 九种主流导航方式特点分析AGV导航是指确定AGV运动方向和路线的方法。目前常用的AGV导航引导方式主要有磁感应、电磁感应、光带引导、惯性导航、激光导航、视觉导航、二维码导航、直接坐标导航、GPS导航等，包括9种导航方式。 磁感应磁感应分为胶带引导、磁点（磁钉）等引导方式。在AGV的行驶路线上粘贴胶带或磁点（磁钉），通过磁感应信号进行引导。目前，磁带和磁点（磁钉）引导技术已经比较成熟并得到广泛应用。
磁感应示意图
优点是可以方便地改变和扩展路线，易于安装胶带和磁点。缺点是容易受到AGV行走路径周围金属物体的干扰。另外，由于磁带裸露在外，容易产生机械损伤和污垢，导航的稳定性受环境影响较大，所以近年来在此类领域使用磁点（磁钉）方式的情况越来越多。 AGV。马苏。 电磁感应的基本原理是在AGV的行进路径中嵌入一根金属线，并通过低频、低压电流，使其周围产生磁场，行进的强度为由AGV的感应线圈识别。磁场和跟踪实现AGV引导。
电磁感应结构图
其优点是引线隐蔽不易弄脏和损坏，指导原理简单可靠，易于控制和通讯，无声光干扰，制造成本高，缺点是灵活性较差。重新布线、繁琐的调整和改变，感应线圈对周围环境有负面影响，铁磁材料更敏感。在国外，基于非接触式电力传输技术的电磁感应AGV在一些路线相对简单、需要24小时连续作业的工况（如发动机装配生产线）中的应用比较普遍。 光学引导这是引导方式的基本原理，在AGV的行驶路线上涂上或粘贴一条色带，通过光学传感器捕捉到的色带图像信号进行识别，实现引导。而且，用CCD摄像机或图像处理系统替代普通光学传感器，可以有效提高制导系统的可靠性。目前，光导技术已经成熟并得到广泛应用。
光导原理
光学引导类似于磁带引导。主要优点是极大的灵活性，并且设置地面路线非常容易。缺点包括色带易受污垢和磨损、环境要求高以及引导可靠性有限。由于地面情况，停车精度相对较低。 激光导航早期的激光导航需要反射镜的辅助，称为反射镜激光导航方式。反射镜反射的光线经过聚焦，利用激光确定当前位置和方向，通过连续的三角几何运算实现AGV导航。基于同样的导航原理，通过用红外或超声波发射器代替激光扫描仪，可以将反射式激光导航改为红外或超声波导航。
反射面激光导航图
激光导航的主要优点是定位精确、能够适应复杂的路线条件和工作环境、能够快速改变行驶路径和改变运行参数，但主要缺点是激光定位设备的成本昂贵。环境要求（外部光线、地面要求、能见度要求等）较高，不适合户外应用，特别是对雨、雪、雾敏感的场合。目前，基于SLAM（Simultaneous Localization and Mapping，同时定位与建图）技术的抗反射激光导航，已经突破了诸多限制，使得AGV能够在复杂环境下精准定位、快速部署，正在吸引众多关注。 AGV厂商的发展方向。 惯性导航惯性导航是指AGV配备陀螺仪，在行驶区域的地面�**沧岸ㄎ豢椋珹GV计算陀螺仪的偏差信号（角速度），并采集地面定位块信号。就是确定自己的立场和位置。 AGV的自动引导是通过沿方向引导来实现的。
惯性导航示意图
惯性导航作为AGV领域的一种新型导航方式，很早就应用于军事领域。其优点是技术先进、定位精确、地勤工作量小、航线灵活性强。缺点是制造成本较高，导航精度和可靠性与陀螺仪制造精度和后续信号处理密切相关。 视觉导航AGV领域的视觉导航是指AGV配备CCD摄像头和传感器，采用采集可见光信号的摄像头，AGV通过视觉采集图像信息，创建基于伪视觉的导航系统。行驶时，传感器通过图像信息的处理（识别特定道路标志）来确定AGV的当前位置。
美国SEEGIRD视觉导航AGV（图片来自SEEGIRD官网）
视觉导航方法无需手动设置物理路线。具有路由灵活、覆盖范围广、成本低、无需固定参照物等优点。理论上来说，它提供了最大的导航灵活性，也是未来发展的方向。然而，利用车载视觉系统快速、准确地实现路标识别的技术瓶颈尚未得到解决，因为基于无固定参考的视觉导航的AGV定位精度往往不高。 二维码导航二维码导航实际上属于视觉识别导航，与磁钉导航类似，只是坐标标记不同，前者是磁钉，后者是二维码。其原理是AGV通过摄像头读取地面上的二维码，通过分析二维码信息获取当前位置信息。二维码导航常与惯性导航相结合，实现精准定位。
嘉腾二维码导航AGV（图片来自嘉腾机器人官网）
二维码导航比磁导航定位更准确，更容易安装和改道，更容易控制，无声光干扰。缺点是需要定期维护路径，需要在项目现场安装大量二维码，且二维码易于粘贴，更适合全自动化和无人值守的环境。 直接坐标导航直接坐标导航是利用定位块将AGV行驶区域划分为若干小坐标区域，并通过对小坐标区域进行计数来进行引导。一般有两种方法：光电式（将很小的坐标区域分成两种颜色，用光电装置进行计数）和电磁式（将微小的坐标区域分成金属块或磁性块，用电磁感应装置进行计数） ).有两种方法，其优点是能够改变路径，制导可靠性高，对环境无特殊要求，缺点是地面测量设备复杂，工作量大，制导精度不高 GPS导航GPS（Global Positioning System）导航是利用卫星连接非固定道路系统，对其中的受控对象进行跟踪和引导，其精度取决于空中卫星的固定精度和数量，以及周围的环境。环境、被控对象等因素的影响。
dGPS导航原理
由于GPS定位系统用于AGV定位时存在短程定位精度低等问题，因此也衍生出了iGPS（室内GPS）和dGPS（室外差分GPS）导航系统，其精度低于AGV定位。远高于。它是民用的。全球定位系统。目前AGV中使用的GPS导航技术仍在开发和完善中。
03 AGV导航方式创新不断，目前AGV使用的导航引导方式有多种，各有优缺点，适合不同的应用场景。然而，面对激烈的市场竞争以及电商、制造等行业对智慧物流日益增长的市场需求，AGV导航方式的探索和创新目前并没有停止。典型的例子包括自然导航、荧光导航等。 自然导航自然导航是基于SLAM技术和现有环境的导航方法，无需进行基础设施调整或地面标记。 AGV的灵活性高，无需安装标记或反光板，降低车间改造成本，缩短安装调试时间，提高车间灵活性和设备便携性，满足市场对灵活性、安装启动时间短的需求。正常运行时间需求。
亿丰自然导航AGV应用于上汽大众高压电池车间（亿丰机器人官网图片）
实现自然导航的过程首先是配备有环境感知传感器的AGV在未知环境中从某个位置出发，然后在移动过程中根据内部和外部传感器获得的感知信息进行自身定位，逐步建立连续的环境地图，或者SLAM过程。然后，基于这张地图，可以实现AGV的精确定位和路径规划，完成导航任务。 SLAM技术是自然导航的核心技术。成功实现SLAM是AGV实现自然导航的前提。 SLAM过程中地图构建的精度对后续定位导航的精度有重大影响。自然导航的SLAM技术有两种：激光SLAM和视觉SLAM，原理基本相同。激光SLAM使用2D或3D激光雷达扫描周围环境并通过软件构建实时地图，而视觉SLAM则使用相机捕获的图像来构建地图。自然导航是AGV行业最先进的导航技术之一，也是近年来为满足智能制造、柔性生产的需求而出现的一种导航方式。目前，国内新松机器人、嘉腾机器人、亿丰机器人、嘉顺智能等厂商均推出了自然导航AGV产品，并逐渐应用于工厂车间物�**嵩说瘸【啊� 荧光导航从某种意义上来说，荧光导航可以说是磁导引和色带导引的升级版。荧光导航的工作原理是荧光导航传感器发射调制的紫外光。当荧光带上的荧光材料受到紫外光激发时，可见光光谱范围（约420 nm）荧光导航传感器通过接收此光来测量并确定荧光带与AGV的相对位置并检测AGV小车. 允许您沿着设定的路线行驶。
图：荧光导航的工作原理（图片取自德国SICK公众号）
荧光导航结合了磁感应的抗污染性和带状导引的抗干扰能力，提供更高的精度和集成度，可以优化车辆控制。缺点是荧光导航传感器的成本略高于目前主流的磁感应方式，但相比磁条路线，荧光带可以降低90%的路线成本，因此导航成本也可以降低90%。方案总体成本在一定程度上降低。该导航技术自发布以来就备受关注，是AGV导航技术创新的方向之一。此外，语音导航、神经网络导航、路线规划等智能AGV导航控制技术也在开发中，并将随着机器人导航技术的进步而进步。
04 更智能、更灵活的AGV导航方式发展前景组合导航正成为主流组合导航是指应用两种或两种以上的导航引导方式来实现AGV作业，其目的是适应各种使用场景，并在未来，导航也是AGV主要发展方向之一。例如，利用惯性导航控制和二维码标签辅助校正的惯性二维码组合导航可以提高导航精度和作业效率，并且通过利用惯性导航和视觉导航的组合导航方法，惯性除了可以补偿导航误差漂移，随着时间的推移，它还可以弥补视觉导航处理等实时性能缺陷。视觉导航仍然是一个重要的发展方向。目前受限于现有计算机设备的计算速度和存储容量，尤其是图像处理速度较慢，该问题始终难以解决。虽然视觉导航不太实用，但相信随着计算机技术的发展和高速图像处理关键技术的突破，视觉导航将成为具有广泛前景的AGV导航技术之一。无标记自然导航将被进一步采用，未来工业互联网、边缘计算、云计算、人工智能和智能移动机器人融合将越来越普及，给AGV行业和行业带来革命性的变化。带来。 AGV需要更加智能、更加灵活，越来越多的AGV将采用无标自然导航技术，以适应复杂、开放、动态的环境。更多导航方式将出现导航导引技术一直是AGV发展最重要的部分，并且随着市场需求的不断变化，未来将会出现更多的导航技术和方式。例如，以个人移动设备为中心的室内定位技术的发展正在取得进展，各种基于Wi-Fi和蓝牙的解决方案已经成熟并投入实际应用，它们的结合可能会为AGV开辟新的可能性。室内导航想法。
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