杨文华:AGV技术发展综述

2016-11-02 17:17:00 来源:网络 编辑:agvbaike
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一、概述

  上世纪九十年代中期,AGV在我国开始得到实际应用。在过去的20多年中,AGV的发展可谓历尽坎坷:2005年前,由于技术制约,价格居高不下。AGV作为生产辅助的搬运工具,其推广和应用受到了明显的制约,能够进入的行业只是烟草和金融,作为生产不可或缺的工艺装备,AGV也只是在汽车总装线上得到应用;2005年后,国内先后出现了数家生产简易型AGV即AGC产品的企业,使AGV的应用得以推广。而近五年来,新兴的AGV企业数量已超过百家,其产品应用领域已经涵盖各行各业。

  二、AGV技术发展综述

  二十几年前,就有国外专家总结过AGV的三大技术要点:我在哪里?我要去哪里?我怎么去?形象地指出了导航、路径规划、导引是AGV的重要组成部分。笔者个人曾增加了一点:我到那里做什么?即AGV的“操作”。

  1. 导航与导引

  AGV作为轮式移动机器人(WMR-Wheeled Mobile Robot)的一个分支,其主要特征就是自动导引,随着计算机和传感器技术的发展,导航、导引技术也不断提升。目前,常用的导引、导航方式有:电磁导引、磁带导引、色带导引、激光导航、惯性导航、磁钉导航、GPS导航以及基于图像识别的二维码标签导航等。最初,AGV只是简单地沿着固定的物理线路行驶,被称为“固定路径导引”(如电磁导引、磁带导引、色带导引等);后来,AGV能够根据导航及路径规划信息,自动选择预设的“逻辑线路”行驶,被称为“自由路径导引”(如激光导航、惯性导航等)。

  AGV根据路径偏移量来控制速度和转向角,从而保证AGV精确行驶到目标点的位置及航向的过程,称为“导引”(Guidance)。在“固定路径导引”的方式中,导引传感器直接得到AGV与理论路径(电线、磁带、色带等)的偏移量并直接用于控制,此类方式可统称为“导引”。而在“自由路径导引”方式中,AGV导航传感器得到的是间接信号,如,激光导航通过激光扫描器测出反射板的夹角和距离;惯性导航通过陀螺仪测出角加速度并配合地面标签位置,通常这类信号无法直接用于导引,必须通过不同的算法来获得AGV的位置及航向,这一过程称为“导航”(Navigation)。从技术上来说,所有“固定路径导引”方式,其本质是一样的,都是“一维”的有线导引,AGV单机无需全局坐标位置,只需获得行驶距离及转向偏移量的反馈,一般不需要“位置估算(Dead Reckoning)”;而“自由路径导引”方法有很多,有基于“灯塔(Beacon)”信息的激光导航、GPS导航,有基于地标信息的惯性导航、标签导航,有根据环境信息的环境导航或自然导航,“自由路径导引”的共同特点是:AGV单机都须在控制中采用“位置估算”,路径(Path)不再是物理意义上的路径,而是逻辑上的路径,是可以用数学函数表达出来的轨迹(Trajectory)。

  AGV的导航、导引技术多种多样,不同的场合可采用不同的导引技术。单一的导引技术无法覆盖所有的应用:在有叉车行驶的场合不宜选用磁带导引;路径需要经常变换的场合,应考虑激光导引,而露天环境,考虑到气候因素,则不宜采用激光导引;路径复杂的场合应尽量考虑“自由路径导引”方式。导航、导引技术没有孰优孰劣,而应根据使用环境,因地制宜地灵活运用。导航、导引技术始终是AGV发展最主要的部分。目前,图像识别导航(环境导航)、无反射板激光导航(自然导航、轮廓导航)、差分GPS、室内GPS也已得到应用,未来必将有更多的导航、导引技术出现。

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