隨著智能（néng）製造（zào）的發展，工廠智能化已成為必然趨勢,無人搬（bān）運車(Automated Guided Vehicle，簡稱AGV)作為自動化運輸（shū）搬運的重要工（gōng）具，近年來的應用越來越廣（guǎng）泛。很多製造和倉儲物流都考（kǎo）慮使用AGV小車，但是對它不（bú）是特別（bié）了解，不知道選用哪種類型的AGV產品，然後會擔心AGV的（de）種種（zhǒng）問題。
而導航導引技術作為（wéi）AGV的核心技術之一，無疑是選擇的關鍵，嘉明特AGV給大家介紹（shào）下市場常見的多種不同導航方式AGV，讓更多的工廠使用者有一個（gè）簡單的了解。
一、AGV導航導引的關鍵技術
AGV的導（dǎo）航導引是指（zhǐ）AGV根據路徑偏移量來控製速度和轉向角，從（cóng）而保證AGV精確行駛到目標點的（de）位置及航（háng）向的過程。主要涉及三大技術要（yào）點：
1.定位
定位是確定AGV在工作環境中相對於全局坐標的位置及航向，是AGV導航導引（yǐn）的最基本環節。
2.環境感知與建模（mó）
為了（le）實現AGV自主移動，需要根據多種傳感器識別多種環境信（xìn）息：如道路（lù）邊界（jiè）、地麵情況、障（zhàng）礙物等。AGV通過環境感知確定前進方向（xiàng）中的可達區域和不（bú）可達區域，確（què）定在環境中的相對位（wèi）置，以及對動態障礙物運動進行預判，從（cóng）而為局部路徑規劃提供依據。
3.路（lù）徑規劃
根據AGV掌握環境信息的（de）程度不同，可分為兩（liǎng）種（zhǒng）類型：一（yī）個是基於環境信息已知的全（quán）局路徑規劃，另一個（gè）是基於傳感器信息的局部路徑規（guī）劃，後者環境是未知或部分未知的，即障礙（ài）物的尺寸、形狀和位置等信息必（bì）須通過傳感器獲取。
二、常見的AGV導（dǎo）航導引方（fāng）式
1.磁釘導航
該導航方式依然是（shì）通過磁導航傳感器（qì）檢測磁釘的磁信號來尋找行進（jìn）路徑，隻是將原來采（cǎi）用磁條導航時對磁條進行連續感應變成間歇性（xìng）感（gǎn）應，因此磁（cí）釘之間的距離不能夠（gòu）過大，且兩磁釘間AGV處於一（yī）種距離（lí）計（jì）量的（de）狀態，在（zài）該狀態下需要編碼（mǎ）器計（jì）量所（suǒ）行走（zǒu）的距離。其次，磁釘導航所用控製（zhì）模塊與磁條導航控製（zhì）模（mó）塊相同。
磁釘導航的優點：成本（běn）低、技術成（chéng）熟可靠。導航的隱秘性好、美觀性（xìng）強，也就是說磁釘預埋打（dǎ）孔填埋在地麵下，整個工廠地麵（miàn）以上沒有其他導航輔助設備。磁釘抗幹擾強，抗磨損性強，抗酸堿、油汙等（děng）影響。使用用戶外、室內、下雨等等。
磁釘導航的缺點：AGV導航（háng）地麵需滿足技術要求（qiú），即AGV導航路（lù）線內（nèi）不能有其他磁性物質存在；AGV導航線路不能有消磁、抗磁物質（zhì），影響（xiǎng）AGV磁釘磁性。AGV磁釘導（dǎo）航線路（lù）一次鋪設，後續修改線路必須執行二（èr）次作業，對比激光（guāng）導航技（jì）術，磁釘導航對於後期修改線路增加成本和施工（gōng）時間。AGV磁釘導航（háng）施工會對地麵進行一定的破壞功能，即在地麵開孔，然後回填，對施工技術要求嚴格（gé），才能（néng）恢（huī）複原地麵（miàn）美觀要求。
2.磁條導航（háng）
磁條導航被認為是一項（xiàng）非（fēi）常成熟的技術，主要通過測量路徑上的磁場（chǎng）信（xìn）號來獲取車輛（liàng）自身相對於目標跟蹤路徑之間的位置偏差（chà），從而實現車（chē）輛的控製及導航。磁條導航具有很高的測量精度及良好的重複性，磁導（dǎo）航不易受光（guāng）線變化等的影響，在運行過程（chéng）中，磁（cí）傳感係（xì）統具有很高的可靠性和（hé）魯棒性。磁條一旦鋪設好後，維護（hù）費用非常低，使用壽命長（zhǎng），且增設、變更路（lù）徑較容易。
磁條導航的優點：現場施工簡單。成本低、技術成熟可靠。對於聲（shēng）光（guāng）無幹擾性。AGV運行線路明顯性。線路二次變更容易、變更成本低、變更周期短。對施工人員技術要求低
磁條導航的（de）缺點：磁條易破（pò）損；由於地麵鋪設（shè）磁條，整體美觀性下降。磁條不能連貫性，由於AGV轉（zhuǎn）彎會碾壓磁條，部分磁條會截斷不鋪設。磁條會吸引（yǐn）金屬物質，導致AGV設備故障等等。需要其他傳感器（qì）實現定（dìng）位站點功能。
3.激光導航
激光導航是（shì）在AGV行（háng）駛路徑（jìng）的周圍安裝（zhuāng）激光反射板，AGV通過發射激光束，同時采集由反射板反射（shè）的激光束，來確定其當前的（de）位置和方向（xiàng），並通過連續的三角（jiǎo）幾何運算來實現AGV的導航。
激光導航技術優點：AGV定位精確。地麵無需其他定位設施行駛路徑可靈活多變（biàn），能夠（gòu）適合多種現場環境，它是目前國內外許多AGV生產廠家優先采用的先進導航方式。
激（jī）光導（dǎo）航技術缺點：成本（běn）高，對環境要求較相對苛刻（外（wài）界光線，地麵要求，能見度要求等）。激光導航設備（bèi）價格高。激光導（dǎo）航設備適用（yòng）於無遮擋環境。反光（guāng）板成本高。
目前激光導航技術已經成為國內外AGV廠商的主流方案，由於其定位精度高、線路變更靈活（huó）、導航技術成熟等等因素導致激光導航已經普及。
4.電磁（cí）導航
電磁導航是較（jiào）為（wéi）傳統的導航方式（shì）之一，目前仍被采（cǎi）用，它是（shì）在AGV的行駛（shǐ） 路徑上埋設金屬線，並（bìng）在金（jīn）屬線加載導引頻率（lǜ），通過對導引頻率的識別來實現AGV的導（dǎo）航功能。該導航技術類似於磁條導（dǎo）航，由於（yú）該導航技（jì）術美性不足（zú）、路徑變更困難等缺點，該技術方案逐漸被AGV廠商放棄，但是特定地場合（hé）也比較適合該導航技術，具體根據AGV工作環境要求。比如高溫（wēn）環境下、線路平直性要求嚴格（gé）等要求（qiú）。
電磁導航的優點：成本低、技術（shù）成熟可靠。導航的隱秘性好、美觀性強，也就是說磁釘預埋打孔填埋在地麵下，整個工廠地麵以上沒有其他導航輔（fǔ）助設備。磁釘抗幹擾（rǎo）強，抗磨損性強，抗酸堿、油汙等影響。使用用戶外、室內等等
電磁導（dǎo）航的缺點：需要額外設備（bèi）產生電磁信號。需要其他傳感器實現站點定位功能。AGV電磁導航線路一次鋪設，後續修改線路必須執（zhí）行二次作業，對比激光導航技術，電磁導航對（duì）於後期修改線路增加成本和施工時間。AGV磁釘（dìng）導航施工會（huì）對地（dì）麵進行一定的破壞功能，即在地麵（miàn）開槽，然後回填，對施工技術要（yào）求嚴格，才能恢複（fù）原地麵美觀要求。
5.測距導航
該導航技術主要應（yīng）用於激光二位掃描儀對其周圍環境（jìng）進行掃描測量，獲（huò）取測量數據然後結合導航算法實（shí）現AGV導航。該導（dǎo）航傳感器通常（cháng）使用具有安全功能的安全激光掃描儀實現，由於采用安全激光掃描儀可以實現安（ān）全功能的同時也能夠（gòu）實現導航（háng）測量功能（néng）。采用測距導航技術的AGV可以實現進入集裝（zhuāng）箱內部進行自動取貨送貨功能。
6.輪廓導航
輪廓導航是目前AGV最為先進的導航技術（shù），該技術（shù）利用二維激光掃描儀對現場環境進（jìn）行測量、學（xué）習，並繪製導（dǎo）航環境，然後進行多少（shǎo）測（cè）量學習，修正地圖進而實現輪廓導航功能。利用自然環境（牆壁、柱子以及其它固定物體）進行自由測距（jù）導航根據環境測量結果更新位（wèi）置。輪廓導航（háng）優點：不需要反（fǎn）射（shè）器或其它人工地標；降低安裝成（chéng）本；減少維護工作。
7.混合導航
混合導航是多種（zhǒng）導航的集合體，該導航方式是根據現場環境的變化應運而生的。由於現場環境的變化導致某種（zhǒng）導（dǎo）航暫（zàn）時無法滿足要（yào）求，進而切換到另一種導（dǎo）航方式（shì）繼續滿足AGV連續運行（háng）。
8.光學導航
光學導航其實（shí）利用工業攝像機識別。該（gāi）導航分（fèn）為色帶跟蹤導航（háng）、二維（wéi）碼識別等等功能。
9.二維碼導引
二維碼導引方式是通過（guò）離散鋪（pù）設（shè）QR二（èr）維碼，通過AGV車載（zǎi）攝像頭掃描解析二維碼獲取實時坐標。二維碼導引（yǐn）方式也是目前市麵（miàn）上（shàng）最常見的AGV導（dǎo）引方式，二維碼導引+慣性導航的複合導航形式也被廣泛應用，亞馬遜的KIVA機器人（rén）就是通（tōng）過這種（zhǒng）導（dǎo）航（háng）方式實現自主移（yí）動的。這種方式相對靈（líng）活，鋪設和改變路徑也比較方便，缺點（diǎn）是二維碼易（yì）磨損，需定期維護。
適用場景：環境較（jiào）好的倉庫
10.慣性導航（háng）
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（dù）和加速度，通過積分運算對AGV進行導（dǎo）航定位，慣性導航優點是成本低，短時（shí）間內精度高，但這（zhè）種導航方式缺點也特（tè）別明顯，陀螺儀本身隨著時間增（zēng）長，誤差會（huì）累積增大，直到丟失位置（zhì），堪稱是“絕對硬傷”。使得慣性導航通常作（zuò）為其他（tā）導航方式的輔助。如同上文所提到的二（èr）維碼導引+慣性導航的方式，就（jiù）是在兩個二維碼之間的（de）盲區使用慣性導航，通過二維碼時重新校正位置。
11.SLAM激光導航（háng）（自然導航）
SLAM激光導（dǎo）航（háng）則是（shì）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誌（二維碼、反射板等），而是通過工作（zuò）場景中的自然環境（jìng），如：倉庫中的柱子、牆麵等作為定位參照物以實現定位導航。相比於傳統的激光導航，它的優勢是製造成本較低（dī）。據小編了解，目前（qián）也有廠商（如：SICK）研發了（le）適（shì）用於AGV室外作業的激光傳感器。
12.視覺導航
視覺導航也是基於SLAM算法的一種導航方式，這種導航方式是通過車載（zǎi）視覺攝像頭采集運行區域的圖像信息，通過圖像信息的處理來進行定位和導航（háng）。視覺導航具有高靈活性，適用範圍廣和成本低等優點，但是目前技術成熟度一般（bān），利用車載視覺係統快速準確地（dì）實現路標識別這一技術仍處於瓶頸階段。
三、AGV導航方式比較
早期的AGV多是用磁帶或電磁導航，這兩種（zhǒng）方案原理簡單、技（jì）術成熟，成本低，但是改變或擴展路徑及後期的維護比較麻煩，並且AGV隻能（néng）按固定路線行走（zǒu），無法實現智能避讓，或通過控製係統實時（shí）更改（gǎi）任務。
目前AGV主流的導航方式是二維碼+慣導，這種方式使用相對（duì）靈活，鋪設或改變路徑也比較容易，但（dàn）路徑需要（yào）定期維護，如果場（chǎng）地複雜（zá）則要頻繁的更換二維碼，另外（wài）對陀螺儀的精度及使用壽命要求嚴格。
隨著SLAM算法的發展，SLAM成為了許多AGV廠家（jiā）優先選擇的先進導（dǎo）航方式，SLAM方式無需其他定位設施，形式路徑靈活多變，能夠適應多種現場（chǎng）環境。相（xiàng）信隨著算法的（de）成熟和硬件成本的（de）壓縮，SLAM無疑會成為未來AGV主流的導航方式。
SLAM大概分為（wéi）激光SLAM（2D或3D）和視覺SLAM兩大類。
視覺SLAM目前尚處（chù）於進一（yī）步研發和應用場景拓（tuò）展階段（duàn）。視覺SLAM因為信（xìn）息量大，適（shì）用範（fàn）圍（wéi）廣等優（yōu）點受到了廣泛關注，但是算（suàn）法對處理器的要求（qiú）較高，一般需（xū）要準桌麵級的CPU甚至GPU，但是（shì）AGV用（yòng）的多是嵌入式處理器，所以短時間很難在小型的（de）AGV設備上大規模（mó）應（yīng）用。
激光SLAM比視覺SLAM起步早，理論和技術都相對成熟，穩定性可靠性也得（dé）到了驗證（zhèng），並且對於處（chù）理器的性能需求大（dà）大低於視覺SLAM，比如主流的激光SLAM可以在普通的（de）ARM CPU上實時運行，目前有的AGV廠家（jiā）已經推出了基於激光SLAM導航的產品。無疑在一（yī）段時間內激光SLAM還是主流的SLAM方案。
AGV導航導引技術一直朝著更高柔性、更高精度和更強適應性的（de）方向發展，且對輔助導航標誌的（de）依賴（lài）性越來越低。像SLAM這種（zhǒng）即時定位與地圖構建的自由路徑導航方式，無疑是未來的發展趨勢。相信不久的將來，5G、AI、雲計算、IoT等技術與智能機器人的交互融合，將給AGV行業帶來翻天覆地的（de）變化，而具有更高柔性、更高精度和更強適應性（xìng）的SLAM導航（háng）方式也將更（gèng）適應複雜（zá）、多變（biàn）的動態（tài）作業環境。在多學科共同發展後，未來也一定會有（yǒu）更高端的AGV導航技術出（chū）現。
