自动导向车(AGV)导向技术分析与评价(3)

2.2.5惯性导航技术
采用陀螺仪检测AGV的方位角并根据从某一参考点出发所测定的行驶距离来确定当前位置，通过与已知的地图路线进行比较来控制AGV的运动方向和距离，从而实现自动导向。
2.2.6图像识别技术
采用图像识别技术有2种方法，其一就是利用CCD系统动态摄取运行路径周围环境图像信息，并与拟定的运行路径周围环境图像数据库中的信息进行比较，从而确定当前位置及对继续运行路线做出决策。这种方法不要求设置任何物理路径，因此，在理论上是最佳的柔性导向。但实际应用还存在问题，主要是实时性差和运行路径周围环境信息库的建立困难。其二就是标识线图像识别方法，它是在AGV运行所经过的地面上画1条标识明显的导向标线，利用CCD系统动态摄取标线图像并识别出AGV相对于标线的方向和距离偏差，以控制车辆沿着设定的标线运行。
2.2.7坐标检测技术
采用微型电子坐标传感器通过对电磁场的测量可以确定传感器相对于起始点的2个转角，即横摆角和俯仰角。由于1个传感器只能测量出相对于起始点的方位角，不能给出车辆运行距离，即不能确定当前位置。因此，需要采用双坐标传感器进行定位，其原理见图4。测量时，首先确定2个已知距离为L的参考点A和B，为便于计算，以其中1点为起点。当车辆运行到C点时，可以测出2个坐标传感器分别相对于A、B点的角度α和β利用三角测量原理，由A点的坐标可以计算出C点的位置为x=ytgα y=L/(tgα+ctgβ)
利用坐标传感器可以实现AGV沿预先规划的路径运行。但是微型电子坐标传感器受电磁场的干扰较大。因此，远距离运行时的定位精度较低。

图4AGV测角与定位原理

　　3 技术分析与评价
AGV与其他物料搬运方式相比有很多优点，主要表现在导向柔性、空间利用、运行安全性以及使用费用等方面。
3.1可靠度
　　对国外十几家AGV公司27个系列产品所采用的主要导向技术的统计结果显示，电磁感应、惯性导航、光学检测、位置设定、激光检测、图像识别所占比例分别为32.3％、27.8％、16.9％、13.8％、7.69％和1.54％。其中，电磁感应导向技术的应用比例最高，这表明该项技术已经十分成熟。而机器视觉导向技术应用较少，说明该项技术还需要深入研究和不断完善。另外，自主导航技术仍然处在研究阶段，还有许多技术问题需要解决。
　3.2适应能力
适应能力是指AGV运行时所经过地面的整洁程度、空间无障碍程度以及光电干扰程度对导向技术的限制。由于不同的导向技术对应用环境的要求不同，因此，某种导向方法的实际应用有可能受到限制。
对于有线式导向技术，如埋线感应、光学导向和机器视觉等，环境要求主要是地面的平整和清洁程度。除了埋线电磁感应式对地面的清洁程度要求较低外，其他几种方式都要求较高。但电磁和磁带导向方式对地面的平整程度要求较高。
对于无线式所采用的激光导向技术而言，环境要求主要是空间的无障碍程度。这是由于该种方法要在AGV运行所经过空间的特定位置处设置反射镜面。因此，需要提供足够的扫描空间，避免其他物体的干扰。
惯性导向和坐标识别导向技术对运行环境没有太多的要求。
3.3路径柔性
由AGV组成的物料搬运系统有良好的柔性，但不同的导向技术其路径柔性有很大差别。无线式导向方法可以在很短的时间内改变运行路径，其中有些方法只需改变控制软件实现运行路径的变更。而有线式导向方法的路径柔性相对较差，其中电磁感应埋线导向技术导向路径的变更最困难，成本较高。
3.4运行速度
AGV的运行速度受导向技术的影响很大，主要取决于对导向路径识别的实时性。所采用的导向技术对路径的识别能力(如检测精确性、实时性和抗干扰性等)直接影响运行速度。有线式导向方法识别路径的速度快、实时性好，而无线式导向方法相对较差。
3.5导向稳定程度
导向稳定程度是指为使AGV沿着规定的路线行驶单位时间内进行纠偏转向控制的次数和幅度。由于AGV在运行过程中，受某种因素的影响不可避免地产生偏离运动路径的状态，因此为了保证运行方向必须对车辆进行转向控制，引起车辆沿曲线运动，导致车辆摆动，甚至转向振荡。一般来讲，有线式导向方法对路径的跟踪能力强，行驶稳定性好，AGV沿着规定路线行驶的稳定程度高。
　3.6 定停精度
定停精度是指AGV在停车时与预定位置的偏差，它由方向偏差和距离偏差2部分组成。在物料搬运过程中，AGV应能在所要求的工位或货位上与自动装卸机构准确对接。定停精度是一项重要的技术指标。
定停精度受导向技术的直接影响并且和控制技术相关。用标线图像识别技术不仅能识别路径标线，而且还可以识别停车标识信息，一次柔性定停精度可以达到土5 mm。电磁感应埋线式导向技术的一次柔性定停精度为土20mm，而采用其他导向技术时，一般需要辅以二次刚性定位措施才能达到定停精度的要求。
3.7信息容量
任何一种导向技术都以能获取定位信息为前提，但不同的导向技术所获取的相关信息的容量有很大差别。采用图像识别技术不仅可以获得路径信息，而且还可以获得工位编码，加速、减速和停车标识等控制信息，获取的信息容量大，可提高路径导向及控制柔性。
3.8技术成本
　　导向技术的技术成本包括2个方面，即制造成本和使用费用。一般来讲，无线式导向方法的制造成本较高，而有线式导向方法的使用费用较高。

　　4结束语
AGV是工厂及仓储物料搬运自动化的主要装备之一，而导向技术决定着由AGV组成的物流系统的柔性。在本文所述的各种导向技术中，电磁感应埋线式导向技术最成熟，使用可靠；无线式导向技术成本较高，但路径设置和变更简单方便，使用费用低；有线式导向技术对地面的平整和清洁程度要求较高，其中电磁感应埋线式导向技术的路径设置和变更复杂，使用费用高；标线图像识别技术所能获取的信息容量大，路径设置和变更简单方便，导向控制柔性好，定停精度高，是一种具有广泛应用前景的导向技术。