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| 本文作者： 程弢 | 2016-05-27 20:25 |
日前，深圳怡豐機器人科技有限公司自動停車場的視頻在微信朋友圈瘋傳，關于這家公司的來歷，雷鋒網(wǎng)已經(jīng)做了詳細的報道（中國最牛停車機器人，只是一場精心策劃的營銷？）。
在這篇報道中，怡豐機器人宣稱其采用了激光雷達和反光板的組合來實現(xiàn)AGV的定位和導航，那么接下來雷鋒網(wǎng)好奇的是，這種定位導航技術的原理是什么？它和其它的方案又有什么樣的區(qū)別？
帶著這樣的疑問，雷鋒網(wǎng)采訪了速騰聚創(chuàng)創(chuàng)始人邱純鑫。
邱純鑫介紹，目前能用在AGV上的定位導航技術有三種，分別是磁軌導航、“反光板+激光雷達”以及獨立的激光雷達導航，它們各有優(yōu)缺點，實現(xiàn)定位導航的方法也是各不相同。
一、最傳統(tǒng)的“磁軌導航”
磁軌導航的方案很簡單。按照預先設定好的路線在地面貼上磁帶后，AGV就可以在磁帶上方自由移動。
因為磁帶周圍會產(chǎn)生磁場，AGV底部兩端有兩個電磁傳感裝置，只要在磁帶上方的區(qū)域，電磁感應創(chuàng)制就能感應到磁場，最后單片機或者PLC控制單元就可以控制AGV在預先設定的路線上穿梭，當它偏離路徑或者需要轉彎時，兩端的磁感應裝置所接收到的電磁信號也會有差異，系統(tǒng)則會通過自動控制系統(tǒng)來糾正行駛方向。
因為磁帶貼好在地面上是固定的，所以采用磁軌方式工作的AGV是按照固定的路線運行。邱純鑫說，“這種方式技術壁壘不高，它的優(yōu)勢在于研發(fā)簡單而且性能穩(wěn)定，成本也低，缺點就是只能按照固定的路線行駛，而且磁帶貼在地面上容易受損，也不美觀。”
不過，這些缺點并不妨礙它成為業(yè)界最主流的AGV方案，工廠搬運車以及送餐機器人幾乎都是用磁軌導航集輸，例如國內的新松機器人、昆船機器人等都在做這類產(chǎn)品。
與磁軌導航原理類似的還有電磁導航，即把磁帶換成金屬線也可以取得同樣的效果。當然，它的要求更高，需要對金屬線加載導引頻率，通過對導引頻率的識別來實現(xiàn)對AGV的導航。
二、怡豐同款：“反光板+激光雷達”
先感受一下反光板和激光雷達到底長什么樣！
在公司的測試車庫中，墻壁上每隔幾米就安裝了一個激光反光板，整個車庫大概有20-30個的樣子，而激光雷達在每輛AGV的最前端。
需要注意的是，每個反光板安裝好之后，坐標信息都會記錄在軟件系統(tǒng)里。再來看看AGV的定位和導航是怎么實現(xiàn)的。
在AGV車行駛的過程中，車前端的激光雷發(fā)射的激光打到反射板后激光經(jīng)過一定的角度反射回激光雷達，通過ToF（Time Of Flight）的測距原理可以計算出AGV和周邊反光板的距離，而反光板的位置信息也是已知的，經(jīng)過計算之后就可以確定AGV的位置，這樣才可以繼續(xù)保持AGV是按已規(guī)劃好的路徑行駛的。理論上，反光板越多AGV的定位就越精確，怡豐的精度達到了5mm。
除此之外，這種方案還可以實現(xiàn)避障功能。
因為AGV前端的激光雷達在行駛過程中并不只是向反光板發(fā)射激光，它會不停地旋轉并且會360度無死角發(fā)射激光。所以如果出現(xiàn)一輛AGV遇到另一輛AGV的情況，激光雷達可以再次通過ToF的原理測出二者的距離來避免碰撞，按照怡豐給出的數(shù)據(jù)，AGV前方1.5米如果有障礙物的話，就會啟動減速動作，差不多在1米的距離就會停止下來。
因為停車場的車輛多，而且車位的分布也比較復雜，磁軌導航技術在這樣復雜的環(huán)境下完全沒有用武之地。
這樣的AGV近乎完美，這也就是為什么怡豐機器人能獲得如此高的關注，不過大家也不用太過神化怡豐機器人。這家公司的激光雷達方案是從瑞典科爾摩根、德國sick以及德國倍加福公司(P+F)三家公司采購而來。
“反光板+激光雷達”方案的特點是，可規(guī)劃AGV路徑、可避障，精度很高可以做到毫米級。但是缺點也很明顯，除了成本太高之外，安裝反光板是一項大工程，而且有些室內環(huán)境并不允許在有限的空間內安裝幾十甚至幾百個反光板。縱觀國內市場還沒有廠商自主研發(fā)這種方案。
三、還未成熟的激光雷達導航
這種方案需要一套基于激光雷達的SLAM算法。
SLAM是一種即時定位于地圖構建的技術，它填補了沒有反光板的空缺，而激光雷達的測距原理與第二種方案一樣。所以即使少了反光板部分，這種方案依然具備定位功能。
目前，無人駕駛汽車以及掃地機器人等移動機器人范疇的產(chǎn)品都已經(jīng)開始使用激光雷達來實現(xiàn)定位以及導航。
邱純鑫告訴雷鋒網(wǎng)，這種方案可以路徑規(guī)劃、可以避障，而且精度同樣可以做到很高（小于10mm），具備了“反光板+激光雷達”所有的優(yōu)勢，同時還不用額外安裝反光板。
遺憾的是，這種方案對算法的要求太苛刻，目前還沒有相關AGV產(chǎn)品問世。
除了上述三種常用的方案之外，視覺導航、、光學導航、陀螺儀慣性導航等技術也可以用在AGV產(chǎn)品上。AGV廠商一般會根據(jù)應用場景、成本以及技術難度來選擇最佳的方案。就目前而言，磁軌導航無疑是最受AGV廠商歡迎的一種方案，但是如果要用在停車場，能勝任的方案大概只有“反光板+激光雷達”了吧！
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