现代仓库机器人（AMR）的自主导航和碰撞避免功能是通过其内部的电机、软件和传感器实现的。

首先，AMR配备了电机系统，用于驱动和控制机器人的运动。这些电机根据接收到的指令产生动力，并使机器人能够在仓库环境中移动和操纵。电机系统通常由多个电机组成，用于控制机器人的不同部件，如轮子或脚趾。

其次，AMR依赖于高度智能化的软件系统，以实现自主导航和避免碰撞。这些软件系统基于先进的算法和规划技术，通过与传感器数据的融合来生成实时地图，并确定机器人的位置和周围环境的障碍物。基于这些信息，软件能够规划最佳路径和动作，以避免与工人、设备或其他障碍物发生碰撞。

最后，AMR配备了多种传感器，用于感知和感知周围环境。这些传感器可以包括激光传感器（如激光雷达）、视觉传感器（如摄像头）和超声波传感器等。通过不同类型的传感器，AMR可以获取关于周围环境、障碍物位置和距离等信息。这些传感器的数据被送入软件系统进行处理和分析，从而实现精确的导航和碰撞避免。

综上所述，AMR的自主导航和碰撞避免能力是通过电机系统提供动力和控制、软件系统进行路径规划和动作控制，以及传感器系统感知周围环境并提供实时数据支持的综合作用实现的。这种结合使得AMR能够在拥挤的物流中心自主导航，避免与工人和设备发生碰撞，从而高效地完成货物配送任务。

缓慢而稳定地赢得比赛

当你仔细观察AMR时，你学到的第一件事是，这些机器不是为速度而建，没有零到60的加速度。相反，仓库机器人的设计是缓慢而稳定的，以适度的速度将库存从A点运送到B点，同时避免与货架、叉车，尤其是行人发生碰撞。安全是第一要务，所以大多数装载的AMRs--如Locus Robotics的Origin机器人--以每小时2.5英里的低速巡航。

加速度和速度控制

AMR的设计注重缓慢而稳定的运动，而非追求高速加速度。其目标是以适度的速度将货物从A点运送到B点，同时避免与货架、叉车和行人发生碰撞。这种设计使得AMR能够保持安全性为首要任务，因此大多数装载的AMR采用低速巡航，例如每小时2.5英里（约4公里）。

有效载荷能力

AMR的不同模型具有不同的有效载荷能力。例如，Geek Plus的P40型号最高可承载88磅（40公斤），而其P1200系列AMR可以处理高达2645磅（1200公斤）的负载。

电池系统

大多数AMR依赖于一个或两个可充电的锂离子电池作为动力装置。这些电池类似于智能手机中使用的锂离子电池，但更重且电压更高。由于AMR需要大量能量来携带货物、为传感器供电并保持长达8小时的运行时间，使用这样的电池是合理的。当电池电量不足时，AMR会自动导航到充电站进行快速充电，这被称为"机会充电"，或者在长时间休息期间如一夜或两班之间进行完全充电。

板载计算机

AMR内部搭载着一个关键的计算机。这个计算机不仅监测电力水平，还与仓库管理系统（WMS）或其他软件平台进行通信。它检索AMR的运行命令，并在每项任务完成后向系统报告。这些计算机通常通过AMR上的Wi-Fi天线与设施的无线网络连接。

车辆本身的计算

AMR直接在车辆本身上执行其他计算，而不依赖无线连接。这些计算通常是与导航或避免碰撞相关的安全关键计算。这样设计的目的是为了防止因失去无线连接（例如掉线或断电）而导致系统风险。

通过这些关键组件和技术的结合，AMR能够以安全、稳定的方式在仓库环境中进行运输和配送任务，同时避免碰撞，并与仓库管理系统实现有效的通信和协调。

AMR的感知能力

当你深入了解AMR的内部构造时，你会惊讶地发现，AMR的技术不仅限于电池、电脑和天线，还包括一个令人印象深刻的传感器阵列，这些传感器实际上充当着机器的眼睛和耳朵。

这些传感器的复杂程度有很大的差异。在简单的自动导引车（AGV）等机器上，传感器可能是廉价的装置，依赖于外部基础设施来进行导航。换句话说，这些传感器需要一些"路标"来定位，这些路标可以是红外信标在货架和墙壁上的位置，也可以是地板上的条纹，甚至是快速响应（QR）代码以识别特定位置。

丹麦AMR开发商Mobile Industrial Robots ApS（MiR）的销售工程师Kent Kjaer表示，在像AMR这样更复杂的车辆上，传感器往往是更高端的设备，能够实现自主导航。他说："如果AMR检测到地面上有一辆手推车，它不会直接停下来，而是会绕过它，甚至倒车选择另一条路径。因此，它需要激光雷达扫描仪和三维摄像头。"

LIDAR（光探测和测距）传感器可以在距离地面约8英寸的高度上看到二维（2D）平面的世界。这足以让机器人确定与周围物理环境的关系，包括墙壁、门和货架，这个过程被称为定位。然而，这还不足以提供一个安全的防撞解决方案：机器人仍然可能会错过地板上的托盘或探测范围之外的叉车货叉。

为了增强AMR的感知能力，开发人员通常会添加三维（3D）摄像头传感器，该传感器可以绘制机器人周围高度约为地面到五六英尺范围内的环境。举例来说，MiR结合了一个前视3D相机和一个后视3D相机，它们具有270度视野（FOV），将它们的输入融合在一起形成完整的360度图像。

此外，MiR还在AMR的各个角落添加了接近传感器，用于检测相机可能错过的周围物体，例如刚刚放在地上的物品。当AMR在环境中移动时，它将这些多个传感器的输入融合到每秒刷新多次的图像中，通过一种称为同时定位和映射（SLAM）的过程，帮助AMR避免碰撞并找到适当的路径。通过整合多个传感器的数据，AMR能够获得全面而准确的环境感知，以实现安全、高效的导航和操作。

每个应用都有一个传感器？

工程师在设计AMR时可以选择机械激光雷达传感器，其通过激光发射和旋转镜子的反射来测量飞行时间（TOF），或者选择固态激光雷达传感器，它没有移动部件。这些传感器可以根据机器人的滚动速度进行调整，以便提前预警并给予足够的时间来停下来，即使在携带重物的情况下，也可以"看到"更远的路程和障碍物。

另外，还有专门用于户外的激光雷达传感器，可以在低能见度条件下进行导航，如雨、雪和雾。还有一些针对冷藏储存区和冷冻室工作的机器人设计的传感器，可以防止起雾。

SICK还提供了"病态安全系统"，通过收集激光扫描仪数据，并使用AMR上的软件进行分析，以调整驾驶速度，帮助机器人避免碰撞和停机。

随着AMR应用的发展，机器人开发商不断引入新的传感器和功能来提升产品的性能。有些机器人现在配备数码相机，可以拍摄条形码和存货照片，而其他机器人则配备了"高度传感器"，以便从高处货架上取货。还有一些机器人配备类似汽车的大灯和喇叭，可以在转弯前发出警示声音和闪光，提醒仓库工人注意它们的存在。

随着物流需求的不断变化，AMR制造商将继续改进传感器、电池和计算机等技术，以满足不断增长的需求，并创造出能够适应不断变化的物流环境的强大的AMR系统。