目前，可用AGV的導航方式有許多，發(fā)展有先有后，都有各自的缺點(diǎn)和優(yōu)勢，可戶(hù)需要根據實(shí)際的使用場(chǎng)景因地制宜。作為一共行業(yè)人，我想未來(lái)，融合導航（多種導航方式融合使用）是發(fā)展趨勢，特別是激光導航/視覺(jué)導航與其他導航方式的融合。

AGV導航發(fā)展歷史

AGV只有在工作環(huán)境中精確地知道自身的位置，明確工作區域才能實(shí)現有效工作。AGV的導航與定位是AGV行業(yè)的技術(shù)核心之一。

最早的無(wú)人搬運車(chē)運用在汽車(chē)行業(yè)中，1913年美國福特汽車(chē)公司將自動(dòng)搬運車(chē)用到汽車(chē)底盤(pán)裝配上，當時(shí)的無(wú)人搬運車(chē)是有軌道導航的（現在稱(chēng)為RGV）。1954年，英國人首先采用地板下埋線(xiàn)取代地面上的導航軌道，組成以電磁感應引導的AGVS，1959年的美國，AGV首先應用到倉儲自動(dòng)化和企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)上。

上世紀60年代，計算機技術(shù)進(jìn)步，AGV得到迅速發(fā)展。1973年瑞典VOLVO公司在KALMAR轎車(chē)廠(chǎng)的裝配線(xiàn)上采用了88臺AGV，使用計算機控制轎車(chē)的整個(gè)裝配作業(yè)。瑞典的NDC公司開(kāi)發(fā)了AGV的第一代控制系統。

1990年，瑞典的NDC公司開(kāi)發(fā)了第四代AGV控制系統（激光帶引系統）。1991年，荷蘭開(kāi)始使用磁體網(wǎng)絡(luò )導航技術(shù)。2000年，比利時(shí)的Egemin公司使用的導航技術(shù)為激光導航與慣性復合、激光測角與測距相結合的導航控制技術(shù)。

國內的AGV研究起步較晚，1976年北京起重機械研究所研制了我國第一臺AGV。1988年，原郵電部北京郵政科學(xué)技術(shù)研究所研制了郵政樞紐AGV。991年起，中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所／新松機器人自動(dòng)化股份有限公司研制了客車(chē)裝配AGV系統。1992年，天津理工學(xué)院研制了核電站用光學(xué)導航AGV。

國內還通過(guò)引進(jìn)國外技術(shù)與產(chǎn)品，推動(dòng)AGV的發(fā)展。1980年，上海石化總廠(chǎng)為滌綸長(cháng)絲作業(yè)從日本大福公司引進(jìn)國內第一套AGVS。1996年，玉溪卷煙廠(chǎng)引進(jìn)韓國三星電磁導航 AGV52輛。1998年，昆明船舶設備集團公司在紅河卷煙廠(chǎng)研制了多模式激光導航無(wú)人自動(dòng)車(chē)22輛。

可以說(shuō)AGV技術(shù)發(fā)展就是導航導航方式的演進(jìn)史。導航方式從最初的有軌導航到無(wú)軌導航，對特定標志物的依賴(lài)逐漸較少，對環(huán)境適應性逐漸增強。

11種不同種類(lèi)的AGV導航方式介紹

導航技術(shù)是AGV技術(shù)的核心之一，能讓AGV“知道”在哪里。常見(jiàn)的AGV導航方式有很多，目前已經(jīng)得到成熟應用AGV導航有電磁導航、磁帶導航、磁釘導航、二維碼導航、色帶導航、激光導航、視覺(jué)導航、GPS導航、混合導航等。面對這么多的導航方式，很多消費者便會(huì )疑惑，在決定使用AGV時(shí)，究竟該選擇何種導航方式。

下面是各種導航方式的具體介紹和應用場(chǎng)景，為消費者選擇合適的導航方式提供借鑒意義。

1、電磁導航

電磁導航是比較傳統的導航方式，實(shí)現形式是在自動(dòng)導航車(chē)的行駛路徑上埋設金屬線(xiàn)，并在金屬線(xiàn)上加載低頻、低壓電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)車(chē)載電磁傳感器通過(guò)對導航磁場(chǎng)強弱的識別和跟蹤實(shí)現導航，通過(guò)讀取預先埋設的RFID卡來(lái)完整指定任務(wù)。

電磁導航的主要優(yōu)點(diǎn)為金屬線(xiàn)埋在地下，隱蔽性強，不易受到破環(huán)，導航原理簡(jiǎn)單可靠，對聲光無(wú)干擾，制造成本低。缺點(diǎn)是金屬線(xiàn)的鋪設麻煩，且更改和拓展路徑困難，電磁感應容易受到金屬等鐵磁物質(zhì)的影響。

電磁導航在路線(xiàn)較為簡(jiǎn)單，需要24小時(shí)連續作業(yè)的生產(chǎn)制造（如汽車(chē)制造）有比較廣泛的應用。

2、磁條導航

磁條導航與電磁導航原理較為相近，也是在自動(dòng)導航車(chē)的形式路徑上鋪設磁帶，通過(guò)車(chē)載電磁傳感器對磁場(chǎng)信號的識別來(lái)實(shí)現導航方式。

磁條導航主要的優(yōu)點(diǎn)為技術(shù)成熟可靠，成本較低，磁帶的鋪設較為容易，拓展與更改路徑相對電磁導航較為容易，運行線(xiàn)路明顯，對于聲光無(wú)干擾。缺點(diǎn)為路徑裸露，容易受到機械損傷和污染，需要人員定期維護，容易受到金屬等鐵磁物質(zhì)的影響，AGV一旦執行任務(wù)只能沿著(zhù)固定磁帶運動(dòng)，無(wú)法更改任務(wù)。

磁條導航適用于地面嵌入型、輕載牽引的狀態(tài)方式，可用于非金屬地面、非消磁的室內環(huán)境，能夠穩定持久作業(yè)。

3、磁釘導航

磁釘導航和磁條導航一樣都需要磁條傳感器來(lái)定位AGV相對于路徑的左右偏差，磁釘導航與磁條導航的差異就是磁條是連續鋪設的，磁釘額離散鋪設的。如果需要在完全使用磁釘導航，則需要鋪設大量磁釘。磁釘導航的優(yōu)點(diǎn)是成本低，技術(shù)成熟；隱蔽性好，較磁帶導航美觀(guān)；抗干擾性強，耐磨損，抗酸堿。磁釘導航的缺點(diǎn)是AGV路徑易受鐵磁物質(zhì)影響，更改路徑施工量大，磁釘的施工會(huì )對地面產(chǎn)生一定影響，磁釘導航在碼頭AGV上應用較多。

磁釘導航在怡豐機器人的產(chǎn)品中以輔助導航的形式出現，為了提高AGV的定位精度。怡豐機器人設計制造的停車(chē)AGV為激光導航與磁釘導航復合導航，在AGV行駛路勁上使用激光導航，在精度要求較高的停車(chē)位上安裝磁釘進(jìn)行精確定位。

4、二維碼導航

二維碼導航，坐標的標志通過(guò)地面上的二維碼實(shí)現。二維碼導航與磁釘導航較為相似，只是坐標標志物不同。二維碼導航的原理是自動(dòng)導航小車(chē)通過(guò)攝像頭掃描地面QR二維碼，通過(guò)解析二維碼信息獲取當前的位置信息。二維碼導航通常與慣性導航相結合，實(shí)現精準定位。

二維碼導航目前在市場(chǎng)上十分火熱，主要原因是亞馬遜高價(jià)收購了KIVA二維碼導航機器人，其類(lèi)似棋盤(pán)的工作模式令人印象深刻，國內的電商，智能倉庫紛紛采用二維碼導航機器人。二維碼導航的移動(dòng)機器人的單機成本較低，但是在項目現場(chǎng)需要鋪設大量二維碼，且二維碼易磨損，維護成本較高。

5、色帶導航

色帶導航是在自動(dòng)導航車(chē)的形式路徑上設置光學(xué)標志（粘貼色帶或涂漆），通過(guò)車(chē)載的光學(xué)傳感器采集圖像信號識別來(lái)實(shí)現導航的方法。光學(xué)導航與磁帶導航較為類(lèi)似，主要的優(yōu)點(diǎn)是路面鋪設較為容易，拓展與更改路徑相對磁帶導航容易，成本低。缺點(diǎn)是色帶較為容易受到污染和破環(huán)，對環(huán)境的要求高，導航的可靠性受制于地面條件，停止定位精度較低。

色帶導航適合在工作環(huán)境潔凈，地面平整性好，AGV定位精度要求不高的場(chǎng)合。

6、激光導航

激光導航一般就指基于反射板定位的激光導航，具體原理是在AGV 行駛路徑的周?chē)惭b位置精確的反射板，激光掃描器會(huì )安裝在 AGV 車(chē)體上。激光掃描器隨 AGV 的行走, 發(fā)出激光束，發(fā)出的激光束被沿 AGV 行駛路徑鋪設的多組反射板直接反射回來(lái)，觸發(fā)控制器記錄旋轉激光頭遇到反射板時(shí)的角度?？刂破鞲鶕@些角度值與實(shí)際的這組反光板的位置相匹配，計算出 AGV 的絕對坐標，基于這個(gè)原理就可以實(shí)現非常精確的激光導航。

激光導航的方式使得AGV能夠靈活規劃路徑，定位準確，行駛路徑靈活多變，施工較為方方便，能夠適應各種實(shí)用環(huán)境。由于激光導航的反光板處于較高的物理位置，不易受到破環(huán)。正常工作時(shí)不能遮蔽反光板，否則會(huì )影響其定位情況。激光導航由于成本較高，在目前AGV市場(chǎng)上占用率不是很高，但由于其優(yōu)越性，將會(huì )逐漸取代一些傳統的導航導航方式。

激光導航是AGV較為先進(jìn)的導航方式，激光導航應用在怡豐機器人的各個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)上。

7、自然導航

這里是說(shuō)的自然導航，也是激光導航的一種，也是通過(guò)激光傳感器感知周?chē)h(huán)境，不同的是激光導航（反射板）的定位標志為反射板或反光柱，而自然導航可以定位標志物可以為工作環(huán)境中的墻面等信息，不需要依賴(lài)反射板。相比于傳統的激光導航，自然導航的施工成本與周期都較低。

自然導航潛伏式AGV，與一般的激光導航同樣能夠行駛復雜的路徑。不同的是自然導航可以依靠墻壁等輪廓信息進(jìn)行定位，能夠有效較少對反光板的依賴(lài)，降低施工成本。自然導航的缺點(diǎn)是對環(huán)境輪廓依賴(lài)比較大，當行駛路徑上的輪廓信息出現較大變化時(shí)就會(huì )出現精度降低的現象。

8、視覺(jué)導航

通過(guò)自動(dòng)導航車(chē)車(chē)載視覺(jué)傳感器獲取運行區域周的圖像信息來(lái)實(shí)現導航的方法。硬件上需要下視攝像頭，補光燈和遮光罩等來(lái)支持該種導航方式的實(shí)現，可利用豐富的地面紋理信息，并基于相位相關(guān)法計算兩圖間的位移和旋轉，再通過(guò)積分來(lái)獲取當前位置。

該方式通過(guò)移動(dòng)機器人在移動(dòng)過(guò)程中攝像頭拍攝地面紋理進(jìn)行自動(dòng)建圖，再將在運行過(guò)程中獲取的地面紋理信息，與自建地圖中的紋理圖像進(jìn)行配準對比，以此估計移動(dòng)機器人當前位姿，實(shí)現移動(dòng)機器人的定位。

視覺(jué)導航AGV目前在市場(chǎng)上的應用較少，視覺(jué)紋理導航的優(yōu)點(diǎn)是硬件成本較低，定位精確。缺點(diǎn)是運行的地面需要有紋理信息，當運行場(chǎng)地面積較大，繪制導航地圖的時(shí)間相比激光導航長(cháng)。

9、GPS導航

GPS（Global Positioning System）導航是通過(guò)車(chē)載GPS傳感器獲取位置和航向信息來(lái)實(shí)現導航的方法。GPS導航的導航精度較低，位置誤差在10米左右。GPS導航主要應用在汽車(chē)、船舶、手機等定位，在精度要求較高的室內AGV定位上使用較少。

10、慣性導航

慣性導航是利用移動(dòng)機器人內部傳感器，獲取位姿。主要有利用光電編碼器，陀螺儀，或者兩者同時(shí)使用。移動(dòng)機器人的車(chē)輪上裝有光電編碼器，移動(dòng)機器人在運動(dòng)的過(guò)程中，利用編碼器的脈沖信號進(jìn)行粗略的航位推算，確定移動(dòng)機器人的位姿。利用陀螺儀可以獲取移動(dòng)機器人的三軸角速度和加速度，通過(guò)積分運算獲取位姿信息，兩種航位推算可以進(jìn)行融合。慣性導航的成本低，短時(shí)間定位精度較高，但會(huì )隨著(zhù)運動(dòng)累計誤差，直至丟失位置。所以一般情況下，慣性導航會(huì )作為其他導航方式的輔助定位。

11、融合導航

融合（復合）導航指應用兩種或兩種以上導航（或導航）方式實(shí)現自動(dòng)導航車(chē)運行的方法。如二維碼導航與慣性導航的組合，利用慣性導航短距離定位精度高的特性，將兩個(gè)二維碼之間的導航盲區使用慣性導航。激光導航與磁釘導航組合應用，在定位精度要求較高的站臺位置使用磁釘導航，增加AGV定位的穩定性。復合導航是為了使AGV適應各種使用場(chǎng)景常見(jiàn)的導航方式，也將越來(lái)越廣泛應用在各種AGV上。

AGV各種導航方式的比較見(jiàn)下表。

總之，AGV作為先進(jìn)的自動(dòng)化搬運方案，已經(jīng)被越來(lái)越多的行業(yè)和企業(yè)使用。AGV的導航方式有很多，發(fā)展有先有后，都有各自的缺點(diǎn)和優(yōu)勢，需要根據實(shí)際的使用場(chǎng)景因地制宜。