無人搬運車(Automated Guided Vehicle，簡稱AGV)作為自動化運輸搬運的重要工具，近年來的應用越來越廣泛。而導航導引技術(shù)作為AGV的核心技術(shù)之一，對于AGV技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，甚至有種說法是“AGV技術(shù)發(fā)展史就是導航導引方式的演進史”。AGV在工作過程中，只有精確地定位自身所處的位置才能有效進行作業(yè)。

　　AGV導航導引的關(guān)鍵技術(shù)

　　AGV的導航導引是指AGV根據(jù)路徑偏移量來控制速度和轉(zhuǎn)向角，從而保證AGV精確行駛到目標點的位置及航向的過程。主要涉及三大技術(shù)要點：

　　1.定位

　　定位是確定AGV在工作環(huán)境中相對于全局坐標的位置及航向，是AGV導航導引的最基本環(huán)節(jié)。

　　2.環(huán)境感知與建模

　　為了實現(xiàn)AGV自主移動，需要根據(jù)多種傳感器識別多種環(huán)境信息：如道路邊界、地面情況、障礙物等。AGV通過環(huán)境感知確定前進方向中的可達區(qū)域和不可達區(qū)域，確定在環(huán)境中的相對位置，以及對動態(tài)障礙物運動進行預判，從而為局部路徑規(guī)劃提供依據(jù)。

　　3.路徑規(guī)劃

　　根據(jù)AGV掌握環(huán)境信息的程度不同，可分為兩種類型：一個是基于環(huán)境信息已知的全局路徑規(guī)劃，另一個是基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃，后者環(huán)境是未知或部分未知的，即障礙物的尺寸、形狀和位置等信息必須通過傳感器獲取。

　　常見的AGV導航導引方式

　　1.電磁導引(Wire Guidance)

　　電磁導引是早期的AGV導航導引方式之一，技術(shù)比較成熟。該技術(shù)是通過在地下埋設(shè)金屬線，AGV通過車載電磁傳感器感應金屬線發(fā)出的磁信號來實現(xiàn)導引。這種導引技術(shù)的優(yōu)勢在于原理簡單，不受聲光干擾，制造成本低，埋藏的金屬線不易損壞。但是缺點同樣明顯，首先是后期難以擴展和更改路線，也無法在工作過程中實時更改任務(wù)，容易受到金屬等磁性物質(zhì)的干擾。

　　適用場景：路線簡單的生產(chǎn)制造型場景(如：汽車制造)

　　2.磁帶導引(Magnetic Tape Guidance)

　　磁帶導引與電磁導引的原理類似，通過在地面上鋪設(shè)磁帶的形式實現(xiàn)導引，靈活性比電磁導引較高，重新鋪設(shè)磁帶進行二次變更也較容易。但是仍無法實時更改任務(wù)，AGV只能沿磁帶行走，同樣易受磁性物質(zhì)干擾。磁帶鋪設(shè)在地面上，也容易受到損毀，需定期維護。

　　適用場景：路線簡單的生產(chǎn)制造型場景。在有叉車行駛的場合，不宜選用磁帶導航。

　　3.二維碼導引(QR code Guidance)

　　二維碼導引方式是通過離散鋪設(shè)QR二維碼，通過AGV車載攝像頭掃描解析二維碼獲取實時坐標。二維碼導引方式也是目前市面上最常見的AGV導引方式，二維碼導引+慣性導航的復合導航形式也被廣泛應用，亞馬遜的KIVA機器人就是通過這種導航方式實現(xiàn)自主移動的。這種方式相對靈活，鋪設(shè)和改變路徑也比較方便，缺點是二維碼易磨損，需定期維護。

　　適用場景：環(huán)境較好的倉庫

　　4.慣性導航(Inertial Navigation)

　　慣性導航是在AGV上安裝陀螺儀，利用陀螺儀可以獲取AGV的三軸角速度和加速度，通過積分運算對AGV進行導航定位，慣性導航優(yōu)點是成本低，短時間內(nèi)精度高，但這種導航方式缺點也特別明顯，陀螺儀本身隨著時間增長，誤差會累積增大，直到丟失位置，堪稱是“絕對硬傷”。使得慣性導航通常作為其他導航方式的輔助。如同上文所提到的二維碼導引+慣性導航的方式，就是在兩個二維碼之間的盲區(qū)使用慣性導航，通過二維碼時重新校正位置。

　　5.激光導航(Laser Navigation)

　　傳統(tǒng)激光導航的原理是在AGV行駛路線上安裝位置精確的反射板，AGV的車載激光傳感器會在行走時發(fā)出激光束，激光束被多組反射板反射回來，接收器接收反射回來的激光并記錄其角度值，通過結(jié)合反射板位置分析計算后，可以計算出AGV的準確坐標。其優(yōu)勢在于無需地面定位設(shè)施，靈活度高，缺點是制造成本高，對環(huán)境要求較為苛刻。

　　適用場景：路徑需要經(jīng)常變換的場景。露天環(huán)境、光線較復雜的環(huán)境不宜使用激光導航。

　　6.SLAM激光導航(自然導航)(Natural Navigation)

　　SLAM激光導航則是一種無需使用反射板的自然導航方式，它不再需要通過輔助導航標志(二維碼、反射板等)，而是通過工作場景中的自然環(huán)境，如：倉庫中的柱子、墻面等作為定位參照物以實現(xiàn)定位導航。相比于傳統(tǒng)的激光導航，它的優(yōu)勢是制造成本較低。據(jù)小編了解，目前也有廠商(如：SICK)研發(fā)了適用于AGV室外作業(yè)的激光傳感器。

　　7.視覺導航(Visual Navigation )

　　視覺導航也是基于SLAM算法的一種導航方式，這種導航方式是通過車載視覺攝像頭采集運行區(qū)域的圖像信息，通過圖像信息的處理來進行定位和導航。視覺導航具有高靈活性，適用范圍廣和成本低等優(yōu)點，但是目前技術(shù)成熟度一般，利用車載視覺系統(tǒng)快速準確地實現(xiàn)路標識別這一技術(shù)仍處于瓶頸階段。

　　AGV導航導引技術(shù)一直朝著更高柔性、更高精度和更強適應性的方向發(fā)展，且對輔助導航標志的依賴性越來越低。像SLAM這種即時定位與地圖構(gòu)建的自由路徑導航方式，無疑是未來的發(fā)展趨勢。相信在未來，5G、AI、云計算、IoT等技術(shù)與智能機器人的交互融合，將給AGV行業(yè)帶來翻天覆地的變化，而具有更高柔性、更高精度和更強適應性的SLAM導航方式也將更適應復雜、多變的動態(tài)作業(yè)環(huán)境。