麦克纳姆轮式AGV无轨导航方式分析

2016-11-02 17:16:15 来源:网络 编辑:agvbaike
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麦克纳姆轮,作为一种全方位轮,通过四个轮子的转速转向适当组合,可以实现机器人在平面上三自由度的全方位移动,目前已广泛应用于军工、制造业、电线电缆车间、医院等行业中。麦克纳姆轮式AGV,利用其灵活的运动特性,在自动导引(循迹)过程中可以实现直角转弯,侧向移动的功能,较之传统的AGV小车,节省了空间,提高了物流效率。

  AGV传统的导航方式主要为磁导航和视觉导航,由地面上铺设的磁条或色带作为参考,AGV在行进过程中不断动态修正其与预定轨迹的偏差。然而这种导航方式,虽然使得AGV可以不受人的控制自动行走,但固定的轨迹极大地限制了运动,尤其对于麦克纳姆轮式AGV而言,其全方位移动的特点无法发挥出来,因此,近年来,无轨导航技术的发展十分迅速,在某些领域已有实际的应用案例。

  应用于自主移动机器人的导航技术有很多,但受室内环境,尤其是家庭环境的限制,很多导航方法在室内移动机器人上很难或根本无法应用,如电磁导航(需在地上布置感应线圈)、GPS导航(室内精度太低)等。另外,一些导航方法由于精度或实时性等原因,也很难应用在商业化的室内移动机器人中,比如基于RFID的导航系统精度较低,而视觉导航虽然具有信号探测范围广,获取信息完整等优点,但需处理的实时图像数据量巨大,实时性较差。而激光导航,凭借激光良好的指向性和高度聚焦性,激光雷达已经成为移动机器人的核心传感器,同时它也是目前最可靠、最稳定的定位技术。

  目前,激光雷达的市场份额大多被诸如美国Velodyne、美国Quanergy、德国SICK、日本HOKUYO等国外企业占据,售价十分昂贵,多用于地图、安保及无人驾驶。为了降低成本,顺着“弱硬件+强算法”的思路,Quanery用固态图像传感器替代360 度旋转的摄像头和激光测距器,成本将降到 1000 美元一套左右。国内SLAMTEC结合激光三角测距技术与高速视觉采集处理机构,推出了售价仅千元的低成本激光雷达。

  既然有了激光雷达这种可靠的定位技术,是不是就意味着移动机器人可以自主移动了呢?其实不然,对于移动机器人来说,激光雷达相当于它的“眼睛”,它通过不停扫描来获取二维空间的点阵数据,但这并不能直接被移动机器人使用。想要移动机器人在完全陌生的环境中(没有预先录入地图的情况下)实现智能导航,显然不是那么简单。
设想一下,当我们身处某个地方时,可以通过眼睛看到周围的环境,但如果想要去另一个地方,需要判断最佳路径,同时避开障碍物,才能顺利到达目的地。其实,移动机器人利用激光雷达“看见”周围环境并不难,难点在于后续的构建地图与路径规划。

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