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自动化仓储越来越火,聊一聊它背后的微惯导AGV技术
本文摘要:按:作者大格子GZ,格纳微科技总监,西安电子科技大学硕士,学习理论和控制工程专业。

按:作者大格子GZ,格纳微科技总监,西安电子科技大学硕士,学习理论和控制工程专业。作为中坚参加国家惯性产品最重要的课题,研究成果已经很好地应用于军需产业。目前负责管理团队技术路线和产品技术开发,与空间定位的惯性、超宽带、激光、视觉SLAM有关。出乎意料的是,2016年的双十一依然疯狂,对各家电器商来说,这是很大的机会和考验。

这里所说的机会和考验是指同样的事情:激增的订单量。除了测试电子商务网站服务器、支付系统等硬件和软件设施外,电子商务网站的存储和物流能力被称为极大的测试。为了应对这种情况,自动仓库自然走出了未来发展的主流方向。

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AGV运输机器人作为物流装备中自动化水平最低的产品,更多地应用于仓库、生产、医疗等多个行业。与传统的人工运输方式相比,AGV运输机器人在不需要人工驾驶员的情况下,需要沿着预期的路线自动行驶,将货物和材料自动从连接点运输到目的地。

在物流行业,随着电子商务的慢慢发展,亚马逊的Kiva机器人、京东的无人仓库计划等自动仓库流程缓慢。AGV的调度控制系统是构建自动化的关键,即对AGV进行正确的调度,保证多个AGV能够同时有序、规范地工作。一般来说,AGV控制系统必须解决三个主要问题:我在哪里?去哪里?怎么走?总而言之,AGV控制系统的三个主要技术:导航系统、路径规划和控制。

今天我们来谈谈AGV的导航系统。不同的AGV导航系统方式可以在适当的环境下充分发挥其优势。AGV从发明者到现在,产生了各种各样的导航系统方式,现在的主流方式是电磁导航系统是更传统的领导方式,通过在AGV的行走路径上设置金属导线,读取低频、高压电流,导线周围产生磁场,AGV上的传感器线圈通过对导航系统磁场的高低的识别和跟踪构筑AGV的导航。

金属线布置在地下,具有非常隐蔽、易损坏、易污染的优点,同时成本低,原理非常简单。该埋设方式也导致其路径变更灵活性差,面对实际作业拒绝,路径必须变化时,不会特别困难,施工量也不会特别大。磁带导航系统与电磁导航系统有相似的原理,在磁带导航系统中,磁带铺设在路面上。

目前,该技术比较成熟,应用于更普遍,一起灵活性高,铺设非常简单,转换或扩展路径简单。但是,由于磁带中空,容易受到机械损伤和污染,导航系统的稳定性不受环境影响,容易不受周围金属物质的影响。光学导航系统是在AGV的通行路径上涂上或粘贴带子,通过识别光学传感器采用的带子图像信号构筑指南。

光学导航系统的原理与磁带导航系统方式相似,灵活性好,埋设非常简单。但是,在某种程度上,不受色带污染和磨损的影响,对环境的拒绝很低。激光导航系统是在AGV路径周围安装正确的激光反射板,AGV上的激光定位装置提高激光束,收集不同角度的反射板光返回的信号,根据三角几何学的运算确认现在的方向和方向,构筑AGV的导航。该方式的优点是定位精度低,地面需要其他定位设施,通过路径可以灵活变化。

缺点是生产成本高,对光、地面、可见度等环境的拒绝比较严格。视觉导航系统是一种比较新的导航系统方式,在AGV上安装CCD照相机,通过视觉传感器收集图像信息,处理确认AGV的当前方向。该方式没有良好的导航系统灵活性,随着计算机图像收集、贮藏和处理技术的迅速发展,实用性也不会更强。

惯性导航以陀螺和加速度计为脆弱设备,利用加速度计测量载体在惯性参考系中的加速度,根据陀螺的输入创建导航系统坐标系统,通过分数运算获得载体在导航系统坐标系中的速度和方向,超过导航系统定位的目的。惯性导航技术最先应用于火箭导航,后来伴随着科技的提升,人们对惯性技术理解的极大普及和了解,惯性技术的应用领域逐渐从军用扩展到民用。

惯性导航是AGV领域的新技术,它是自律导航系统技术,与传统导航系统方式相比,惯性导航不需要埋设任何设备,不依赖外部环境,具有更大的运动维度,更适合智能仓库物流、现场移动组装等。除了上述主流导航系统方式外,还有SLAM导航系统、二维码导航系统、混合导航系统(如激光磁钉混合导航系统)等精致的导航系统技术。面对如此多的AGV导航系统技术解决方案,总结起来,大部分技术都必须通过现场改建(砖轨、色带、地标二维码、激光反射板)构建,这些外部设施的构建使建设成本高,不受环境允许,灵活性好。微惯漏AGV作为场景惯性导航技术不依赖外部信息,也不依赖外部电磁辐射能量的自律导航系统定位技术,其优点是在等价初始条件后,不需要外部参考就能确认现在的方向、方向和速度,限于各种简单的地理环境和外部障碍随着科学技术的进步,成本低、体积小的微机械系统(MEMS)设备精度更低,微惯漏定位技术逐渐普及到工业、军事等领域,在公安消防、应急救援中得到了比较成熟的应用。

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微惯漏AGV限于以下场景:1.不同路线,AGV只能维度移动2.扩大场景长距离,路径铺设简单,多个AGV合作完成任务3.空间狭小,AGV必须进行、前进或侧向移动4.在路径变更和场地扩展更加频繁的情况下5.在其他不便铺设磁条等设备的情况下应用。以我们自律开发的微型惯性泄漏者定位产品为例,定位精度超过0.3%,相当于回头1公里的误差接近3米,适应环境15km/h的步行、小跑、侧移、前进等步行姿势,使用微型惯性部件将高性能的微型惯性泄漏定位产品重制到AGV,可以为AGV、叉车等获得高精度的航向角、俯仰角、横滚角等数据,提供驱动轮数据后,通过融合惯性加速度信息,可以输入现实的惯性导向结果。AGV的行驶速度为3m/s,10s以内的定位误差超过5cm(避免环境障碍、AGV摇晃、爆胎等影响)。以下是在没有其他辅助信息的情况下,只有收集微惯性的运动参数和机器人的速度参数,我们实现的AGV模拟推车定位效果测试。

汽车行驶轨迹为5m*5.5m矩形,总里程约为60m。(原视频地址:glonavin.com)在AGV的实际应用于场景中,仓库、工厂等面积大,在大场景的长距离下,由于惯性固有的移动率,还没有小的积累误差,必须校正外部信息。目前,市场上也经常出现将惯性泄漏技术应用于AGV的公司,使用惯性传感器磁钉技术方案,利用磁钉特RFID等应对AGV车体进行纠正,确保惯性导航系统的精度和可靠性。

但是,该方案在某种程度上没有钉子施工的可玩性小、路线扩展不便等问题。微惯泄漏UWB(密集配置)的融合定位方式,如下图的右图所示,多为微惯泄漏定位,单个UWB基站辅助定位,利用UWB测量距离信息对导向积累的方向和方向的移动进行校正,加强AGV在简单的环境条件下的抗干扰能力,确保AGV在简单的轨迹运营时具有较高的精度在该定位方案中,微惯漏倒数定位取代了目前大部分AGV导航系统方式中的线性定位,AGV路径规划突破了同一路线的束缚,具有更大的运动维度,导航系统出现错误时需要及时缺少路线,规划路线多,灵活性更高,特别适用于智能仓储物流、现场移动组装等场景,特别适用于多个AGV分段工作。目前,我们的产品应用于机器人AnBot:(原视频地址:glonavin.com)工业发展、电器商品兴起、人工费激增,自动化仓库成为趋势,传统仓库物流劳动效率低,人工费高,已经不能满足企业高效运营的市场需求。

微惯漏AGV在自动化仓储行业的应用,反映了惯性导航系统的自律定位、不受阻碍、埋设非常简单灵活等优势,反映了AGV的先进性、实用性、经济性、安全性、可靠性等特点。记录:文章由原作者投稿(公共编号:)发表,如果需要发表请求,请联系微信号:tonyfrog。格纳微是一支专注于室内外全域定位核心技术解决方案的团队。原始文章允许禁止发布。

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