本文將介紹十種主流的AGV導(dǎo)航方式。并對(duì)未來導(dǎo)航的主流發(fā)展方向進(jìn)行簡單的探討。

?1.磁釘導(dǎo)航

磁釘導(dǎo)航需要磁條傳感器來定位AGV相對(duì)于路徑的左右偏差，磁釘導(dǎo)航與磁條導(dǎo)航的差異就是磁條是連續(xù)鋪設(shè)的，磁釘額離散鋪設(shè)的。

如果需要在完全使用磁釘導(dǎo)航，則需要鋪設(shè)大量磁釘，磁釘導(dǎo)引在碼頭AGV上應(yīng)用較多。

優(yōu)點(diǎn)：成本低，技術(shù)成熟；隱蔽性好，較磁帶導(dǎo)航美觀；抗干擾性強(qiáng)，耐磨損，抗酸堿。

缺點(diǎn)：AGV路徑易受鐵磁物質(zhì)影響，更改路徑施工量大，磁釘?shù)氖┕?huì)對(duì)地面產(chǎn)生一定影響。

2. 電磁導(dǎo)航

電磁導(dǎo)引是比較傳統(tǒng)的導(dǎo)引方式，實(shí)現(xiàn)形式是在自動(dòng)導(dǎo)引車的行駛路徑上埋設(shè)金屬線，并在金屬線上加載低頻、低壓電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過車載電磁傳感器通過對(duì)導(dǎo)引磁場(chǎng)強(qiáng)弱的識(shí)別和跟蹤實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，通過讀取預(yù)先埋設(shè)的RFID卡來完整指定任務(wù)。

電磁導(dǎo)引在路線較為簡單，需要24小時(shí)連續(xù)作業(yè)的生產(chǎn)制造（如汽車制造）有比較廣泛的應(yīng)用。

優(yōu)點(diǎn)：引線隱蔽，不易污染和破損，導(dǎo)引原理簡單而可靠，便于控制和通訊，對(duì)聲光無干擾，制造成本較低。

缺點(diǎn)：路徑難以更改擴(kuò)展，對(duì)復(fù)雜路徑的局限性大，對(duì)RFID硬件要求較高。

3.磁帶導(dǎo)航

磁帶導(dǎo)引與電磁導(dǎo)引原理較為相近，也是在自動(dòng)導(dǎo)引車的形式路徑上鋪設(shè)磁帶，通過車載電磁傳感器對(duì)磁場(chǎng)信號(hào)的識(shí)別來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引方式。

磁條導(dǎo)引適用于地面嵌入型、輕載牽引的狀態(tài)方式，可用于非金屬地面、非消磁的室內(nèi)環(huán)境，能夠穩(wěn)定持久作業(yè)。

優(yōu)點(diǎn)：靈活性比較好，改變或擴(kuò)充路徑較容易，磁條鋪設(shè)簡單易行。

缺點(diǎn)：導(dǎo)航方式會(huì)受環(huán)路通過的金屬等硬物的機(jī)械損傷，對(duì)導(dǎo)航有一定的影響。

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4.激光導(dǎo)航

激光導(dǎo)航一般就指基于反射板定位的激光導(dǎo)航，具體原理是在AGV 行駛路徑的周圍安裝位置精確的反射板，激光掃描器會(huì)安裝在 AGV 車體上。

激光掃描器隨 AGV 的行走, 發(fā)出激光束，發(fā)出的激光束被沿 AGV 行駛路徑鋪設(shè)的多組反射板直接反射回來，觸發(fā)控制器記錄旋轉(zhuǎn)激光頭遇到反射板時(shí)的角度?？刂破鞲鶕?jù)這些角度值與實(shí)際的這組反光板的位置相匹配，計(jì)算出 AGV 的絕對(duì)坐標(biāo)，基于這個(gè)原理就可以實(shí)現(xiàn)非常精確的激光導(dǎo)引。

優(yōu)點(diǎn)：AGV定位精確；地面無需其他定位設(shè)施；行駛路徑可靈活多變，能夠適合多種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，是目前國外許多AGV生產(chǎn)廠家優(yōu)先采用的先進(jìn)導(dǎo)航方式。

缺點(diǎn)：制造成本高，對(duì)環(huán)境要求較相對(duì)苛刻（外界光線，地面要求，能見度要求等）

5.二維碼導(dǎo)航

二維碼導(dǎo)引，坐標(biāo)的標(biāo)志通過地面上的二維碼實(shí)現(xiàn)。二維碼導(dǎo)引與磁釘導(dǎo)引較為相似，只是坐標(biāo)標(biāo)志物不同。

二維碼導(dǎo)航的原理是自動(dòng)導(dǎo)引小車通過攝像頭掃描地面QR二維碼，通過解析二維碼信息獲取當(dāng)前的位置信息。二維碼導(dǎo)航通常與慣性導(dǎo)航相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

二維碼導(dǎo)航目前在市場(chǎng)上十分火熱，主要原因是亞馬遜高價(jià)收購了KIVA二維碼導(dǎo)航機(jī)器人，其類似棋盤的工作模式令人印象深刻，國內(nèi)的電商，智能倉庫紛紛采用二維碼導(dǎo)航機(jī)器人。二維碼導(dǎo)引的移動(dòng)機(jī)器人的單機(jī)成本較低，但是在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)需要鋪設(shè)大量二維碼，且二維碼易磨損，維護(hù)成本較高。

優(yōu)點(diǎn)：靈活性比較好，改變或擴(kuò)充路徑較容易，磁條鋪設(shè)簡單易行。

缺點(diǎn)：導(dǎo)航方式會(huì)受環(huán)路通過的金屬等硬物的機(jī)械損傷，對(duì)導(dǎo)航有一定的影響

6.?光學(xué)色帶導(dǎo)航

色帶導(dǎo)引是在自動(dòng)導(dǎo)引車的形式路徑上設(shè)置光學(xué)標(biāo)志（粘貼色帶或涂漆），通過車載的光學(xué)傳感器采集圖像信號(hào)識(shí)別來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引的方法。光學(xué)導(dǎo)引與磁帶導(dǎo)引較為類似，主要的優(yōu)點(diǎn)是路面鋪設(shè)較為容易，拓展與更改路徑相對(duì)磁帶導(dǎo)引容易，成本低。缺點(diǎn)是色帶較為容易受到污染和破環(huán)，對(duì)環(huán)境的要求高，導(dǎo)引的可靠性受制于地面條件，停止定位精度較低。

色帶導(dǎo)引適合在工作環(huán)境潔凈，地面平整性好，AGV定位精度要求不高的場(chǎng)合。、

優(yōu)點(diǎn)：靈活性比較好，地面路線設(shè)置簡單易行。

缺點(diǎn)：對(duì)色帶的污染和機(jī)械磨損十分敏感，對(duì)環(huán)境要求過高，導(dǎo)航可靠性較差，且很難實(shí)現(xiàn)精確定位。

7. 慣性導(dǎo)航

慣性導(dǎo)航是利用移動(dòng)機(jī)器人內(nèi)部傳感器，獲取位姿。主要有利用光電編碼器，陀螺儀，或者兩者同時(shí)使用。

移動(dòng)機(jī)器人的車輪上裝有光電編碼器，移動(dòng)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)的過程中，利用編碼器的脈沖信號(hào)進(jìn)行粗略的航位推算，確定移動(dòng)機(jī)器人的位姿。利用陀螺儀可以獲取移動(dòng)機(jī)器人的三軸角速度和加速度，通過積分運(yùn)算獲取位姿信息，兩種航位推算可以進(jìn)行融合。一般情況下，慣性導(dǎo)航會(huì)作為其他導(dǎo)航方式的輔助定位。

優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)先進(jìn)，定位準(zhǔn)確性高，靈活性強(qiáng)，便于組合和兼容，適用領(lǐng)域廣，已被國外的許多AGV生產(chǎn)廠家采用。

缺點(diǎn)：制造成本較高，導(dǎo)引的精度和可靠性與陀螺儀的制造精度及使用壽命密切相關(guān)。

8.?GPS導(dǎo)航

GPS（Global Positioning System）導(dǎo)航是通過GPS傳感器獲取位置和航向信息來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的方法。GPS導(dǎo)航的導(dǎo)航精度較低，位置誤差在10米左右。

GPS導(dǎo)航主要應(yīng)用在汽車、船舶、手機(jī)等定位，在精度要求較高的室內(nèi)AGV定位上使用較少。

優(yōu)點(diǎn)：通常用于室外遠(yuǎn)距離的跟蹤和制導(dǎo)，其精度取決于衛(wèi)星在空中的固定精度和數(shù)量，以及控制對(duì)象周圍環(huán)境等因素。

缺點(diǎn)：地面設(shè)施的制造成本過高，一般用戶無法接受。

9.?視覺導(dǎo)航

通過自動(dòng)導(dǎo)引車車載視覺傳感器獲取運(yùn)行區(qū)域周的圖像信息來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的方法。硬件上需要下視攝像頭，補(bǔ)光燈和遮光罩等來支持該種導(dǎo)航方式的實(shí)現(xiàn)，可利用豐富的地面紋理信息，并基于相位相關(guān)法計(jì)算兩圖間的位移和旋轉(zhuǎn)，再通過積分來獲取當(dāng)前位置。

該方式通過移動(dòng)機(jī)器人在移動(dòng)過程中攝像頭拍攝地面紋理進(jìn)行自動(dòng)建圖，再將在運(yùn)行過程中獲取的地面紋理信息，與自建地圖中的紋理圖像進(jìn)行配準(zhǔn)對(duì)比，以此估計(jì)移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前位姿，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的定位。

視覺導(dǎo)航AGV目前在市場(chǎng)上的應(yīng)用較少，視覺紋理導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn)是硬件成本較低，定位精確。缺點(diǎn)是運(yùn)行的地面需要有紋理信息，當(dāng)運(yùn)行場(chǎng)地面積較大，繪制導(dǎo)航地圖的時(shí)間相比激光導(dǎo)航長。

優(yōu)點(diǎn)：圖象識(shí)別技術(shù)與激光導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合將會(huì)為自動(dòng)化工程提供意想不到的可能，如導(dǎo)航的精確性和可靠性，行駛的安全性，智能化的記憶識(shí)別等都將更加完美。

缺點(diǎn)：技術(shù)成熟度不夠目前較難實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。

?10.復(fù)合導(dǎo)航

復(fù)合導(dǎo)航指應(yīng)用兩種或兩種以上導(dǎo)引（或?qū)Ш剑┓绞綄?shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引車運(yùn)行的方法。如二維碼導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航的組合，利用慣性導(dǎo)航短距離定位精度高的特性，將兩個(gè)二維碼之間的導(dǎo)航盲區(qū)使用慣性導(dǎo)航。激光導(dǎo)航與磁釘導(dǎo)航組合應(yīng)用，在定位精度要求較高的站臺(tái)位置使用磁釘導(dǎo)航，增加AGV定位的穩(wěn)定性。復(fù)合導(dǎo)航是為了使AGV適應(yīng)各種使用場(chǎng)景常見的導(dǎo)航方式，也將越來越廣泛應(yīng)用在各種AGV上。

優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)航精度高，效果好。

缺點(diǎn)：成本較高，設(shè)計(jì)安裝難度較高。

未來導(dǎo)航的主流發(fā)展方向

相比于其它導(dǎo)航方式，視覺導(dǎo)航方式優(yōu)勢(shì)明顯，有望成為未來導(dǎo)航主流發(fā)展方向，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)于以下三個(gè)方面：

（1）低成本：視覺導(dǎo)航的低成本主要體現(xiàn)于傳感器的低成本和運(yùn)維的低成本。世界頂級(jí)品牌的工業(yè)級(jí)單目相機(jī)加鏡頭僅3000元，普通的商用相機(jī)售價(jià)百元左右，相比較于激光導(dǎo)航動(dòng)輒萬元的激光傳感器成本較低。此外，未來機(jī)器人在自然環(huán)境下的視覺導(dǎo)航技術(shù)無需在環(huán)境中使用任何標(biāo)記物，降低了客戶現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)維成本。綜合以上兩點(diǎn)，客戶購買AGV設(shè)備的投資回報(bào)時(shí)間會(huì)大幅縮短。

（2）無需改造現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境：未來機(jī)器人的核心是在自然環(huán)境中的視覺定位導(dǎo)航技術(shù)，無需對(duì)客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行任何改變、無需磁線、磁釘、激光反射板等人工標(biāo)記，僅通過視覺自然特征即可實(shí)現(xiàn)高效的定位導(dǎo)航。降低項(xiàng)目實(shí)施難度、減少實(shí)施時(shí)間。

（3）高性能：從原理上講，視覺捕獲二維圖像信息，圖像中不僅包含輪廓信息，還包含顏色信息。其中，顏色信息是不能通過其他傳感器得到的。而顏色信息對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人自主定位、控制、避撞糾偏都非常有價(jià)值。通過豐富的視覺信息，未來機(jī)器人的AGV產(chǎn)品及改裝方案可以實(shí)現(xiàn)高效（直線速度2m/s，過彎速度1.5m/s（過彎不停車））、高精度（位置誤差<1cm）、高穩(wěn)定性（失誤率<0.1%）的自主導(dǎo)航。

當(dāng)然純視覺導(dǎo)航也有缺點(diǎn)，主要是純視覺導(dǎo)航技術(shù)目前成熟度一般，商業(yè)化應(yīng)用較為困難。目前更好的方式是多導(dǎo)航方式結(jié)合使用。