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  AGV导向方法           
AGV导向方法
[ 作者:佚名    转贴自:https://zhuanlan.zhihu.com/p/551949295    点击数:35    更新时间:2023/6/25    文章录入:LA ]
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AGV的导向方式不仅决定着由其组成的物流系统的柔性,也影响着系统运行的可靠性和组态费用。

导向方法
1外导式:指在车辆运行路径上设置导向信息媒体(如带有变频感应电磁场的导线、磁带或色带等),由车上的传感器检测导向信息的特性(如频率、磁场强度、光强度等),再将此信息经过处理,控制车辆沿导向路线行驶。外导式中的超声导向、激光导向和光学导向可以称为标志反射法

2内导式:指在车辆上预先设定运行路径坐标,在车辆运行中实时检测车辆当前位置坐标并与预先设定值相比较,控制车辆的运行方向,即采用所谓的坐标定位原理。内导式方法可以称为参考位置设定法。

根据AGV导向线路的形式,导向方式又可分为有线式和无线式。

 

1 直接坐标 (Cartesian Guidance) 坐标检测技术

用定位块将AGV的行驶区域分成若干坐标小区域,通过对小区域的计数实现导引,一般有光电式(将坐标小区域以两种颜色划分,通过光电器件计数)和电磁式(将坐标小区域以金属块或磁块划分,通过电磁感应器件计数)两种形式,其优点是可以实现路径的修改,导引的可靠性好,对环境无特别要求。缺点是地面测量安装复杂,工作量大,导引精度和定位精度较低,且无法满足复杂路径的要求。
采用微型电子坐标传感器通过对电磁场的测量可以确定传感器相对于起始点的2个转角,即横摆角和俯仰角。由于1个传感器只能测量出相对于起始点的方位角,不能给出车辆运行距离,即不能确定当前位置。因此,需要采用双坐标传感器进行定位。

2 电磁导引(Wire Guidance) 电磁感应
在AGV运行路径上,开设1条宽5mm、深约15mm的敷线槽,并将导线通以5~30kHz的交变电流形成沿导线扩展的交变磁场。车上对称设置2个电磁传感器,利用电磁感应原理,通过检测电磁信号的强度,引导车辆沿埋设的路线行驶。
电磁导向分单频制和多频制导向。前者是在整个线路上通以单频率电流,通过通断电流信号控制运行。这种方式要求设置集中控制站,并在各线路的交叉和分支处装设传感标志和分支路段的通断接口。后者是在每个环线或分支路线上通以不同频率的电磁信号,AGV接收到相应频率的电磁信号时才能运行。此导向方法可靠性高,但是对地面的平整度要求高,改变运行路径困难。
除变频电磁感应埋线导向外,还有磁场强度固定的磁带和磁钉导向方式,其导向原理也是通过车上对称设置的2个电磁传感器检测车辆相对运行路径的偏离程度来引导车辆。

电磁导引是较为传统的导引方式之一,仍被许多系统采用,它是在AGV的行驶路径上埋设金属线,并在金属线加载导引频率,通过对导引频率的识别来实现AGV的导引。其主要优点是引线隐蔽,不易污染和破损,导引原理简单而可靠,便于控制和通讯,对声光无干扰,制造成本较低。缺点是路径难以更改扩展,对复杂路径的局限性大。

3 磁带导引 (Magnetic Tape Guidance)

与电磁导引相近,用在路面上贴磁带替代在地面下埋设金属线,通过磁感应信号实现导引,其灵活性比较好,改变或扩充路径较容易,磁带铺设简单易行,但此导引方式易受环路周围金属物质的干扰,磁带易受机械损伤,因此导引的可靠性受外界影响较大。

4 视觉导航 (Visual Navigation )

4.1光学导引(Optical Guidance)

采用光学检测技术引导AGV的运行方向,一般是在运行路径上铺设1条具有稳定反光率的色带。车上设有光源发射和接收反射光的光电传感器,通过对检测到的信号进行比较,调整车辆的运行方向。
在AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带,通过对摄像机采入的色带图象信号进行简单处理而实现导引,其灵活性比较好,地面路线设置简单易行,但对色带的污染和机械磨损十分敏感,对环境要求过高,导引可靠性较差,精度较低。
4.2 图像导航
采用图像识别技术有2种方法,其一就是利用CCD系统动态摄取运行路径周围环境图像信息,并与拟定的运行路径周围环境图像数据库中的信息进行比较,从而确定当前位置及对继续运行路线做出决策。这种方法不要求设置任何物理路径,因此,在理论上是最佳的柔性导向。
但实际应用还存在问题,主要是实时性差和运行路径周围环境信息库的建立困难。其二就是标识线图像识别方法,它是在AGV运行所经过的地面上画1条标识明显的导向标线,利用CCD系统动态摄取标线图像并识别出AGV相对于标线的方向和距离偏差,以控制车辆沿着设定的标线运行。

5 激光导航(Laser Navigation)

激光导引是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板,AGV通过激光扫描器发射激光束,同时采集由反射板反射的激光束,来确定其当前的位置和航向,并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导引。AGV实时接收固定设置的3点定位激光信号,通过计算测定其瞬时位置和运行方向,然后与设定的路径进行比较,以引导车辆运行。
激光检测技术的导向与定位精度较高,且提供了任意路径规划的可能性。但成本高,传感器和发射或反射装置的安装复杂,位置计算也复杂。

AGV 车上方固定激光发射和接受装置,在 AGV 作业区域的周围设置几片成几何关系的反射板,首先由激光发射装置向四周发射激光束,激光经过周围设置的反射装置反射回来,再由接受装置接收反射回来的激光束,由于反射回来的激光束并不是完整的垂直反射,有一定的几何交叉关系,因此,接收装置只要记录反射回来激光束的几何关系[17],并根据各个反射板的坐标(X,Y),通过几何运算即可算出当前 AGV 在作业区域的位置和前进的方向,再通过和 AGV 接收行走路线、方位进行比较,即可知道下一步的方向信息[18]

此项技术最大的优点是,AGV定位精确;地面无需其他定位设施;行驶路径可灵活多变,能够适合多种现场环境,它是国外许多AGV生产厂家优先采用的先进导引方式;缺点是制造成本高,对环境要求较相对苛刻(外界光线,地面要求,能见度要求等),不适合室外(尤其是易受雨、雪、雾的影响)。

6 惯性导航 (Inertial Navigation)

惯性导航技术
采用陀螺仪检测AGV的方位角并根据从某一参考点出发所测定的行驶距离来确定当前位置,通过与已知的地图路线进行比较来控制AGV的运动方向和距离,从而实现自动导向。
惯性导航是在AGV上安装陀螺仪,在行驶区域的地面上安装定位块,AGV可通过对陀螺仪偏差信号(角速率)的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和航向,从而实现导引。

优点是技术先进,地面处理工作量小,准确性高,结构简单,路径灵活性强。其缺点是制造成本较高,陀螺仪对震荡很敏感,地面条件要求很高 导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及其后续信号处理密切相关。

7 地磁导航
主要检测磁铁发出的磁线[29, 30],通过专业的磁敏电阻来进行测量, 地磁导航成本低,安装简单,维修复杂,针对地磁导航系统的特点, 地磁导航系统可以不受空间和线路的限制, 应用场合比电磁导航系统的应用场合更加广泛.

8 GPS(全球定位系统)导航 (Global Position System)

通过卫星对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导,此项技术还在发展和完善,通常用于室外远距离的跟踪和制导,其精度取决于卫星在空中的固定精度和数量,以及控制对象周围环境等因素。

由此发展出来的是iGPS(室内GPS)和dGPS(用于室外的差分GPS),其精度要远远高于民用GPS,但地面设施的制造成本是一般用户无法接受的。

9 超声波导航

超声检测技术是利用墙面或类似物体对超声波的反射信号进行定位导向,因而在特定的环境下可以提高路径的柔性。同时由于不需要设置反射镜面,也降低了导向成本。但是,当运行环境的反射情况比较复杂时,应用还十分困难。目前应用比较广泛的超声波接收器是由陶瓷晶片制成的。其主要原理就是测量超声波发出的时间和接收到的时间的时间差。根据超声波的传播速度计算出 AGV 到前方障碍物的距离,通过和既定距离进行比较,可以确定 AGV 离障碍物的距离,从而确定是否需要拐弯,另外选择方向[22]。根据超神波导航系统的原理,还可以应用于 AGV 的跟随前进[23]

10 混合导航

 

 


 

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