AGV学习笔记

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AGV是什么

全称为Automated guided vehicle,即自动导引运输车,一般工作实现是通过装备有电磁或者光学等自动导引装置,从而能够沿着规定的导引路径行驶,具有安全保护及各种移载功能。举个例子,我们见过的比如说快递行业的自动传送车,就是AGV的一种应用。

交互

应用对接:常常与仓库管理系统、生产管理系统以及企业资源系统等上层系统,通过REST协议对接接口, 对接,与调度系统进行一个对接。业务层往往对接工厂或者公司搬运、库存等业务的实际需求,调度系统主要负责调度处理和规划调度等等。

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AGV的常见导航导引技术

电磁导引/磁带导引

电磁导引

通过在地下埋设金属线,通过车载电磁感应器发出的磁信号来实现导引。

优势:原理简单,不受声光干扰,制造成本低。

缺点:后期难以扩展和更改路线。无法实时更改任务。容易受金属磁性物质的干扰。

磁带导引

与电磁导引类似,在地面铺设磁带实现导引。

优点:灵活性比电磁导引高,重新铺设磁带也相对容易。 缺点:依然无法实时更改任务。受磁性物质干扰。磁带易损毁需常更新。

二维码导引

主流的导航方式:二维码导引+惯性导航

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二维码导引:通过离散铺设QR二维码,让AGV的车载摄像头扫描解析二维码获取实时的坐标。

惯性导航:在AGV上安装陀螺仪,获取AGV的三轴角速度和加速度,通过积分运算对AGV进行导航定位。常用于辅助功能,比如在两个二维码之间的盲区时使用惯性导航,通过二维码时重新矫正。

优点:灵活,铺设和改变路径比较方便。

缺点:二维码易磨损,要定期维护,对陀螺仪的精度和使用寿命也有严格的要求。

SLAM导引

激光导引

在AGV行驶路线上,安装位置精准的反射板,通过AGV的车载激光传感器在行走时发出激光束,再被反射板弹回来,接受器接收反射回来的激光并记录角度值,通过结合反射板位置分析计算后,可以得到AGV的准确坐标。 WeChatf56fac5696a4778e8cdaa19c058031a7.png 优点:无需地面定位设施,灵活度高。

缺点:制造成本高,环境要求高

SLAM激光导航

无需反射板:通过工作场景中的自然环境,比如说仓库的柱子定位参照物以实现导航

WeChatf72919f001834cb4cd2be2cc47169b47.png 优点:比传统的激光导航制造成本低。

视觉导引

通过车载摄像头,采集运行区域的图像信息,通过图像信息的处理来进行定位和导航。

优点:高度灵活性,成本低,适用范围广

缺点:技术成熟度不够。

AGV的转向驱动类型

单舵轮型

多为三轮车型,主要是依靠AGV前部的一个铰轴转向车轮作为驱动轮,后面两个随动轮,

优点:结构简单成本低,无需考虑电机配合 缺点:转向存在转弯半径,能实现的动作相对简单,驱动方式多应用于牵引式AGV和叉车式AGV,适用于大吨位的物料搬运

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双舵轮型

车体前后各安一个舵轮,搭配左右两侧的随动轮,前后舵轮控制转向,、

优点:可以实现360度回转和外向横移,灵活性高,精确。 缺点: 成本高,电机和控制精准度要求高

差速轮

车体左右两侧安装差速轮,作为驱动轮,前后为随动轮。但是不配置转向电机,完全靠内外驱动之间的速度差实现转向

优点:灵活性高,差速轮对电机的控制精准度要求不高。

缺点:对地面平准度要求高。负重较轻。

麦克纳姆轮

车毂上安装斜向辊子,通过协同运动实现移动或者旋转。有10吨以上的载重能力。

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优点:灵活性高,更适合在复杂地形上的运动。

缺点:造价高,磨损厉害

AGV的常见避障碍技术

为了使AGV在复杂情况下能够更安全地运行,避障功能非常关键。一般是通过传感器感知到其路线上存在的静态或者动态障碍物,从而实现紧急制动或者绕开行进。

接触式传感器

在AGV前方安装机械防撞结构,当接触到障碍物时,AGV启用紧急制动停车保护。

非接触式传感器 (超声波、红外、激光传感器等)

通过传感器实时获取周围的环境信息、从而实现对障碍物尺寸、位置等信息的识别。

超声波传感器(Ultrasonic sensor)

基本原理:测量超声波的飞行时间,通过声速与反射的时间换算测量出距离

d=v·T/2

优点:成本低、实现方法简单、技术成熟

缺点:作用距离较短、一般只有几米、受温度、风速等影响,不同材料对声波的反射和吸收不同

红外传感器(Infrared sensor)

基本原理:三角测距,红外发射器按照一定角度发射光束,检测器在收到反射光之后,通过几何上的几何三角关系,可以计算出物体距离。

优点:不受可见光影响、灵敏度高、结构简单、价格便宜

缺点:距离较近,小于超声波,对于透明或者黑色物体无法监检测距离

激光传感器(Lidar Sensor)

原理:tof(Time of flignt)根据激光的飞行时间测算出距离,类似于超声波测距。由发射器发出激光,射到被测目标后回波,由接收器接收。方法包括脉冲激光,调频连续激光,反射光的相移测量等

优点:测量距离几十米到上百米,测距精准度高

缺点:无法检测透明物体,黑色物体精准度一般;结构复杂,成本高

视觉传感器(Vision Sensor)

tof,结构光(主动测距)

tof深度相机原理:与激光传感器类似,也是通过计算激光的飞行时间完成测距。激光传感器是逐点扫描,而tof相机是同时得到整幅图像的深度信息, 结构光:通过红外激光器,将具有结构特征的光线投射到被测物体上,因为距离不同,被相机捕捉到的位置也不同,通过计算拍到的图中光斑,和标定的不同图案在不同位置的偏移,结合相机位置、传感器大小等参数,就可以获得物体与相机的距离。

双目视觉(被动测距)

本质:三角测距法,通过两个相机的视差获取深度信息,

优点:探测范围广,获取信息丰富,价格比激光传感器更低。 缺点:计算能力要求高;tof受多重反射影响、结构光受反光影响, 双目受光照变化和物体纹理影响。

RCS调度的英文专业词汇

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AGV VS AMR

AMR(automated mobile robot)更强调自主移动性。AGV一般需要对行进路线进行规划,AMR相对在路线上的自主规划能力更强。在业务逻辑变化时,可以在软件上调整,减少对外部辅助设备的修改。