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AGV导航方式孰优孰劣?应用场景说了算!

2017-06-27 07:12 性质:转载 作者:高工机器人网 来源:高工机器人网
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随着工厂自动化,计算机集成的制造系统技术逐步发展和自动化立体仓库的广泛使用,AGV作为自动化运输的重要工具,技术上获得了迅猛发展,正逐渐替代传统的人工搬运和分拣,提高货物转载运输、...

  随着工厂自动化,计算机集成的制造系统技术逐步发展和自动化立体仓库的广泛使用,AGV作为自动化运输的重要工具,技术上获得了迅猛发展,正逐渐替代传统的人工搬运和分拣,提高货物转载运输、自动上下货架等的准确性、安全性和智能性。

  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”。

  目前AGV导航方式有坐标导航、电磁导航、磁带导航、激光导航、光学导航、惯性导航、自然导航、图片识别导航、GPS导航等。而市场上主流的导航方式有磁导航、二维码导航、激光导航、自然导航,本文将从这些导航方式入手,分析AGV如何“因地制宜”选择恰当的导航方式。

  磁导航

  电磁导航是较为传统的导引方式之一,目前仍被许多系统采用。它是在AGV的行驶路径上埋设金属线,并在金属线加载导引频率,使导线周围产生磁场,AGV上的感应线圈通过对导航磁场强弱的识别和跟踪实现导航。

  其主要优点是引线隐蔽,不易污染和破损,导引原理简单而可靠,便于控制和通讯,对声光无干扰,制造成本较低。缺点是路径难以更改扩展,对复杂路径的局限性大。

  随着工厂规模的扩大及场地改造,电磁导航灵活性差的弊病显露无疑。磁带导航技术与电磁导航相近,不同之处在于采用了在路面上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。

  实际上,有的企业担心把感应磁条贴在地面上影响美观,或是应某些工况需求,会在地面上开槽以隐藏磁条。

  磁带导航相较于电磁导航而言,其灵活性比较好,改变或扩充路径较容易,磁条铺设简单易行,AGV定位较为精确,磁带成本较低。

  但是,磁带导航的缺点依然明显,磁带可能会受环路通过的金属等硬物的机械损伤,需要定期维护。路径变更需要重新铺设磁带,AGV只能按磁带行走,无法实现智能避让,或通过控制系统实时更改任务。

  佳顺智能董事长李特认为磁导航因其基本配置为磁传感器,采购成本较低,技术难度低,但地面施工工程很大。磁导航适用于地面嵌入型、轻载牵引型的装载方式,可用于非金属地面、非消磁的室内环境。

  目前,传统AGV用磁导航比较多。

  二维码导航

  二维码导航逐渐被人们熟知源自于Amazon 宣布,将以7.75亿美元现金收购Kiva System公司,并建立自己的自动化物流仓库。Kiva机器人属于视觉识别二维码加惯性进行导航,其地图相当于是一个巨大的围棋棋盘,机器人可以到达所有点。

  随后,国内外众多电商物流应用对标Kiva推出“货到人”的解决方案。在Geek+ CEO郑勇看来,现在在电商中主推的解决方案是“货到人”的机器人拣选系统,实现的是无人环境的运作,所以二维码导航在此环境下得到推崇。

  郑勇还表示,加之在系统中对机器人的导航精度非常高,而只有二维码导航的精度最高,可以做到“毫米”级的导航精度,因此二维码导航也会用在精度要求高的制造业中。

  可见,二维码导航的优点在于AGV定位精确,小巧灵活,铺设、改变路径也较容易,便于控制通讯,对声光无干扰。

  郑勇指出,二维码导航的性价比最高,缺点则是路径需要定期维护,如果场地复杂,有人来干涉或拉地牛叉车经过,就容易把地上的二维码碾坏,需要频繁更换二维码。因此,比较适合全自动无人化的环境。

  此外,二维码导航对陀螺仪的精度及使用寿命要求严格,对场地平整度有一定要求,价格较高。

  激光导航

  目前,市面上的激光导航有两种模式:

  第一种是反光板导航,在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板,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。

  另一种则是SLAM导航,通过激光雷达对场景的观测,实时创建地图并修正机器人位置,无需二维码、色带、磁条等人工布设标志物,真正实现对作业环境的零改造。另一方面,通过激光雷达对障碍物的实时检测,有效规划轨迹避开障碍物,提高人机混合场景的适用和安全性。

  在Geek+ CEO郑勇看来,目前SLAM导航的受关注度最高,成为很多厂家的研发方向,灵活度也比其他导航方式强。Geek+也自主研发了SLAM导航,这类导航方式不需要地面任何的标识,也不改变工作环境,使得机器人部署更快。

  同时,郑勇也表示,激光导航定位比较精准,但在精度上激光导航不如二维码导航,可以做到“厘米级”的精度。

  业内人士称,目前激光导航的市场份额正在逐步扩大,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,已经和二维码导航及磁导航成为国内最主要的三类AGV导航方式。

  但是,激光导航的制造成本高,对环境如外界光线,地面要求,能见度要求等要求较相对较高。

  被誉为“国内首家全面掌握激光导航移动机器人全部软、硬件技术的科技型企业”的苏州罗伯特木牛流马物流技术有限公司,会考虑成本因素根据客户需求来搭配导航系统。

  木牛流马总经理王平解释,从目前来看,如果客户对效率、准确度要求高,在生产管理中信息化基础较雄厚时,会建议客户选择精准度最高、稳定性最强、灵活性最大的激光导航技术。

  同时,木牛流马也有比较先进的视觉导航、磁导航解决方案,以此弥补给客户提供解决方案时产品链的缺失。

  自然导航

  从上述介绍来看,目前市面上的AGV产品还较多采用“有轨导航”,它需要借助磁条、磁钉、二维码、激光反射板等辅助设施。这类产品在实际应用当中,实施工程量浩大,维护成本高昂,路径更改和扩展困难,无法适应复杂多变的生产环境,无法满足产业柔性升级的需求。

  南江机器人自主研发了自然导航,其总经理章逸丰介绍,自然导航是近几年随着智能制造和柔性生产需求新兴的导航方式,技术门槛高,尤其是在机器人智能算法和协同调度方面。

  南江智能移动机器人iAGV就融合了自然无轨导航技术,搭载智能算法,无需借助任何辅助标记,机器人能够按照算法规划路径自主移动。无需改造工厂环境,遇到工人和货物自主避障和绕行。

  章逸丰介绍,该系列产品涵盖辊筒式、背负式、潜入式和牵引式等多种应用型号,并可根据工厂实际应用场景灵活配置。“应用由软件驱动的‘柔性’充分满足了企业柔性生产需求,路径灵活指派,机器人快速响应。”可广泛应用于3C 制造业、电商、医疗和仓储物流等。

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