Mobiler Roboter AGV in Produktionsumgebung mit Werkstückträger und Sensoren zur Detektion und Navigation

移动式机器人和 AGV 导航 

随着灵活性日益发挥核心作用,运输流程正越来越多地由无人驾驶运输系统 (AGV)自主移动机器人 (AMR) 完成。为了使这些车辆能够在设施内独立识别行进路线并安全导航,需要一套合适的传感器系统来检测环境和绘制环境地图。有各种导航概念和技术解决方案可供选择。

对于基本静态环境中的应用,可以使用简单导航方法。例如,使用光学或磁性引导线进行轨迹引导,以及通过预定参考点进行路径控制。这种方法通常称为网格导航

然而,在条件不断变化的动态环境中,需要持续检测和评估环境。此时,基于 SLAM(同步定位与建图)原理的“自然导航”则派上用场。在此过程中,机器人确定自身在环境中的位置,同时生成周围环境的数字地图。

现代传感器系统(如 LiDAR、照相机和超声波或雷达传感器)能够实现可靠的环境感知。基于这些信息,机器人能够自主规划路线,避开障碍物,灵活应对路径上出现的人员或其他移动物体等变化。


导航实践

可靠的导航是控制移动式机器人和无人驾驶运输系统 (AGV) 路径的关键要求。根据具体应用的要求,可提供各种导航方案和传感器技术类型。选择合适的解决方案,主要取决于环境条件,以及定位所需的精度和可靠性。


传感器应用详解

Messender Laserscanner ROD zur Umgebungserfassung und Navigation von AMR oder AGV

1.移动式机器人或 AGV 的环境检测与导航

要求:

如果将自然导航原理独立于安全应用之外使用,传感器应提供符合适当质量水平的测量数据,用于环境检测和导航软件中的进一步处理。安全问题则另外处理。

解决方案:

采用 LiDAR 技术的 ROD 300 / ROD 500 测量激光扫描仪 可提供高质量的测量数据,最小角度分辨率为 0.025°,测量范围可达 25 米。这样能够创建高精度的环境地图,供自动驾驶车辆和机器人进行精准导航。 

Spurfuehrungssensor OGS600 fuer Fahrzeuge in Robotik im Lager und Produktion

2.基于光学轨迹追踪/线路跟踪的路径控制

要求:

对于沿预定路径行驶的紧凑型 AGV,使用标记的轨道或线路控制其路线。即使是特别低矮的车辆,也应能够配备该系统。

解决方案:

OGS 600 光学引导传感器的离地间隙仅为 10 毫米,可检测轨迹边缘,通过发送到的车辆控制系统的信号遵循标记的路线。 

RFID-Lesegeraet RDH fuer Rasternavigation von AGV

3.基于 RFID 的网格导航 

要求:

在潮湿或脏污的环境中,AGV 和 AMR 可以利用安装在地板上的电子标签或数据载体进行导航。车辆将这些作为可靠的参考点,以确定自己的位置,可靠地沿预定路径行驶。

解决方案:

RDH 200 阅读器设计紧凑,功耗低,易于集成到移动式机器人系统中,可快速投入运行。通过一个存储表,将数据载体的内容分配到一个预定的相对位置。AMR 或 AGV 可以基于这些位置信息导航,并在必要时修正位置,以继续精确行驶。

Codeleser DCR200 zur optischen Raster- Navigation von AGV und AMR

4.基于光学条码的网格导航

要求:

利用贴在地板上的条码标签进行导航,实现移动车辆的精确网格导航。车辆以预定参考点为位置标记,以确定自己的位置,可靠地沿着指定路线行驶。

解决方案:

紧凑且易于集成的 DCR 200i 条码阅读器 可在车辆驶过时检测到贴在地板上的条码及其相应的旋转角度。凭借高达 350 毫米的工作范围和丰富的接口选项,该设备可灵活、轻松地集成到移动车辆中。


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移动式机器人导航常见问题

要将货物从起点 A 可靠地运送到预定的终点 B,AGV 需要一种合适的路径规划和定位方法,即导航。

导航概念主要分为几类。主要方法包括轮廓或自然导航、网格导航和轨迹引导。选择合适的技术取决于对灵活性、环境条件和定位精度的具体要求。

根据应用要求,会采用不同的导航方法来控制移动车辆的路径。最简单的方法是轨道引导或线路跟踪,即车辆沿着预先设定的轨迹行驶。对于灵活性和适应性要求较高的情况,则采用网格或激光导航方法。轮廓导航(或自然导航)的灵活性最高,因为车辆通过持续的环境感知来独立定位和导航。


轮廓导航(自然导航/有时也称为 LiDAR 导航)

在轮廓导航中,环境的数字地图与实时传感器数据相结合,通过导航软件进行分析。借助 LiDAR 传感器或类似的环境传感器,车辆可以确定其在环境中的位置,自主规划路线,灵活应对变化。

激光或反射器导航

在此导航方法中,使用行驶区域内安装的反射器作为固定参考点。激光传感器会检测这些参考点,利用它们来确定车辆的当前位置。基于这些信息,车辆可以沿着预先编程的路线行驶。

光学或感应式轨迹引导

在轨迹引导中,通过合适的传感器检测并跟踪安装在地面上或地下的引导线或轨迹。这种方法简单可靠,但需要对行驶区域进行单独防护。此外,更改或调整行驶路线所需的工作量相对较高。

网格导航

在网格导航中,使用安装在预定网格结构中的参考点(如条码或电子标签)确定位置。当车辆驶过这些标记时,即可确定其位置并计算剩余路线。然而,行驶路径必须单独进行安全防护。而且,当环境或行驶路线发生变化时,预定网格结构所提供的灵活性非常有限。