按照AGV或其他自動(dòng)導(dǎo)引小車搬運(yùn)貨物和運(yùn)行方式的不同，主要分為叉車式、牽引式、頂升式這三種類型 。

其中導(dǎo)航是AGV的核心部分之一，它讓AGV知道自己所處的位置，并指引其運(yùn)行方向和路徑。常見的AGV導(dǎo)航方式有很多，并且目前大部分已經(jīng)得到了成熟的應(yīng)用。

按照AGV是否鋪設(shè)外部設(shè)備，可以將導(dǎo)航技術(shù)分為了固定路徑導(dǎo)航、自由路徑導(dǎo)航和組合導(dǎo)航三種方式。

一、固定路徑導(dǎo)航

固定路徑導(dǎo)航主要分為電磁導(dǎo)航或色帶導(dǎo)航方式，以埋設(shè)磁條、磁電、電磁線或色帶為基礎(chǔ)的導(dǎo)航技術(shù)目前應(yīng)用較廣。對(duì)于埋設(shè)的導(dǎo)引方式，其鋪設(shè)和施工的成本高，改造和維護(hù)困難，定位精度較低。主要有如下幾種方式：

（1）電磁導(dǎo)航

一種傳統(tǒng)的導(dǎo)引?式，通過(guò)在AGV的?駛路徑上埋設(shè)?屬線，并在?屬線上加載低頻、低壓電流，產(chǎn)?磁場(chǎng)，再通過(guò)車載電磁傳感器對(duì)導(dǎo)引磁場(chǎng)強(qiáng)弱的識(shí)別和跟蹤實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，讀取預(yù)先埋設(shè)的RFID卡來(lái)完整指定任務(wù)。

電磁導(dǎo)引的主要優(yōu)點(diǎn)為?屬線埋在地下，隱蔽性強(qiáng)，不易受到破壞，導(dǎo)引原理簡(jiǎn)單可靠，對(duì)聲光??擾，制造成本低。缺點(diǎn)是?屬線的鋪設(shè)?煩，且更改和拓展路徑困難，電磁感應(yīng)容易受到?屬等鐵磁物質(zhì)的影響。

電磁導(dǎo)引在路線較為簡(jiǎn)單，在需要24?時(shí)連續(xù)作業(yè)的?產(chǎn)制造（如汽車制造）有?較?泛的應(yīng)?。

（2）磁帶導(dǎo)航

與電磁導(dǎo)引原理較為相近，在AGV的形式路徑上鋪設(shè)磁帶，通過(guò)車載電磁傳感器對(duì)磁場(chǎng)信號(hào)的識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引?式。

磁帶導(dǎo)引主要的優(yōu)點(diǎn)為技術(shù)成熟可靠，成本較低，磁帶的鋪設(shè)較為容易，拓展與更改路徑相對(duì)電磁導(dǎo)引較為容易，運(yùn)?線路明顯，對(duì)于聲光??擾。缺點(diǎn)為路徑裸露，容易受到機(jī)械損傷和污染，需要?員定期維護(hù)，容易受到?屬等鐵磁物質(zhì)的影響，AGV?旦執(zhí)?任務(wù)只能沿著固定磁帶運(yùn)動(dòng)，?法更改任務(wù)。

磁條導(dǎo)引適?于地?嵌?型、輕載牽引的狀態(tài)?式，可?于??屬地?、?消磁的室內(nèi)環(huán)境，能夠穩(wěn)定持久作業(yè)。

以電磁導(dǎo)航和磁帶導(dǎo)航為代表的傳統(tǒng)導(dǎo)航方式，因?yàn)檠卣麄€(gè)運(yùn)行路徑預(yù)埋導(dǎo)引線，所以具有地圖建立簡(jiǎn)單、創(chuàng)建導(dǎo)航坐標(biāo)系容易，通過(guò)相應(yīng)的傳感器檢測(cè)車體與預(yù)埋的導(dǎo)引線之間的偏差即可實(shí)現(xiàn)定位等優(yōu)點(diǎn)，但定位精度差、路線一旦完成預(yù)埋無(wú)法進(jìn)行更改。

（3）磁釘導(dǎo)航

磁釘導(dǎo)航和磁條導(dǎo)航都需要磁條傳感器來(lái)定位AGV相對(duì)于路徑的左右偏差，主要差異在于鋪設(shè)方式為連續(xù)或離散的區(qū)別。假如需要完全使?磁釘導(dǎo)航，則需要鋪設(shè)?量磁釘。

磁釘導(dǎo)引的優(yōu)點(diǎn)是成本低，技術(shù)成熟；隱蔽性好，較磁帶導(dǎo)航美觀；抗?擾性強(qiáng)，耐磨損，抗酸堿。磁釘導(dǎo)引的缺點(diǎn)是AGV路徑易受鐵磁物質(zhì)影響，更改路徑施?量?，磁釘?shù)氖?會(huì)對(duì)地?產(chǎn)??定影響，磁釘導(dǎo)引在碼頭AGV上應(yīng)?較多。磁釘導(dǎo)航一般以輔助導(dǎo)航的形式出現(xiàn)，用以提?AGV的定位精度。

（4）?維碼導(dǎo)航

二維碼導(dǎo)航坐標(biāo)的標(biāo)志通過(guò)地?上的?維碼實(shí)現(xiàn)，?維碼導(dǎo)引與磁釘導(dǎo)引較為相似，只是坐標(biāo)標(biāo)志物不同。?維碼導(dǎo)航是通過(guò)AGV應(yīng)用攝像頭掃描地?QR?維碼，通過(guò)解析?維碼信息獲取當(dāng)前的位置信息。?維碼導(dǎo)航通常與慣性導(dǎo)航相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

亞馬遜所用KIVA?維碼導(dǎo)航機(jī)器?其類似棋盤的?作模式令?印象深刻，國(guó)內(nèi)的電商，智能倉(cāng)庫(kù)紛紛采??維碼導(dǎo)航機(jī)器?。?維碼導(dǎo)引的移動(dòng)機(jī)器?的單機(jī)成本較低，但是在項(xiàng)?現(xiàn)場(chǎng)需要鋪設(shè)?量?維碼，且?維碼易磨損，維護(hù)成本較?。

（5）?帶導(dǎo)航

在AGV的行駛路徑上設(shè)置光學(xué)標(biāo)志（粘貼?帶或涂漆），通過(guò)車載的光學(xué)傳感器采集圖像信號(hào)識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引的?法。光學(xué)導(dǎo)引與磁帶導(dǎo)引較為類似，主要的優(yōu)點(diǎn)是路?鋪設(shè)較為容易，拓展與更改路徑相對(duì)磁帶導(dǎo)引容易，成本低。缺點(diǎn)是?帶較為容易受到污染和破環(huán)，對(duì)環(huán)境的要求?，導(dǎo)引的可靠性受制于地?條件，停?定位精度較低。

?帶導(dǎo)航適合在?作環(huán)境潔凈，地?平整性好，AGV定位精度要求不?的場(chǎng)合。

二、自由路徑導(dǎo)航

固定路徑導(dǎo)航有著成本低、運(yùn)行路線明顯、原理簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，但易受外界物質(zhì)的影響，且不易改變路徑，不適用于在復(fù)雜動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景下。

自由路徑導(dǎo)航是指AGV未預(yù)先確定行駛路徑，主要有光學(xué)導(dǎo)航、GPS導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航等，由自由路徑導(dǎo)航代替固定路徑導(dǎo)航已經(jīng)成為了一種大趨勢(shì)。

其中光學(xué)導(dǎo)航根據(jù)設(shè)備方式的不同分為主動(dòng)光學(xué)導(dǎo)航(激光導(dǎo)航）、被動(dòng)光學(xué)導(dǎo)航（視覺導(dǎo)航）。光學(xué)導(dǎo)航的主要優(yōu)點(diǎn)是AGV路徑可以靈活規(guī)劃，定位準(zhǔn)確，施工方便，能適應(yīng)各種實(shí)際環(huán)境。缺點(diǎn)是成本較高，且當(dāng)行駛區(qū)域較大時(shí)，所花費(fèi)的時(shí)間要長(zhǎng)。其自由路徑導(dǎo)航主要有如下方式：

（1）激光導(dǎo)航—-帶反光板

激光導(dǎo)航一般是指基于反射板定位的導(dǎo)航。具體原理是在AGV?駛路徑的周圍安裝位置精確的反射板，激光掃描器會(huì)安裝在AGV車體上。激光掃描器隨 AGV的??, 發(fā)出激光束，發(fā)出的激光束被沿AGV?駛路徑鋪設(shè)的多組反射板直接反射回來(lái)，觸發(fā)控制器記錄旋轉(zhuǎn)激光頭遇到反射板時(shí)的?度?？刂破鞲鶕?jù)這些?度值與實(shí)際的這組反光板的位置相匹配，計(jì)算出AGV的絕對(duì)坐標(biāo)，基于這個(gè)原理就可以實(shí)現(xiàn)?常精確的激光導(dǎo)引。

激光導(dǎo)航的?式使得AGV能夠靈活規(guī)劃路徑，定位準(zhǔn)確，?駛路徑靈活多變，施?較為??便，能夠適應(yīng)各種實(shí)?環(huán)境。

由于激光導(dǎo)航的反光板處于較?的物理位置，不易受到破壞。并且正常?作時(shí)不能遮蔽反光板，否則會(huì)影響其定位情況。由于激光導(dǎo)航由于成本較?，在?前AGV市場(chǎng)上占?率不是很?，但由于其優(yōu)越性，將會(huì)逐漸取代?些傳統(tǒng)的導(dǎo)航導(dǎo)引?式。

（2）自然導(dǎo)航/自主導(dǎo)航

?然導(dǎo)航也是激光導(dǎo)航的?種，也是通過(guò)激光傳感器感知周圍環(huán)境，不同的是激光導(dǎo)航（反射板）的定位標(biāo)志為反射板或反光柱，??然導(dǎo)航可以定位標(biāo)志物可以為?作環(huán)境中的墻?等信息，不需要依賴反射板。相?于傳統(tǒng)的激光導(dǎo)航，?然導(dǎo)航的施?成本與周期都較低。

?然導(dǎo)航的缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)境輪廓依賴?較?，當(dāng)?駛路徑上的輪廓信息出現(xiàn)較?變化時(shí)就會(huì)出現(xiàn)精度降低的現(xiàn)象。

（3）視覺導(dǎo)航

視覺導(dǎo)航是指在AGV小車上安裝視覺傳感器來(lái)獲取行駛區(qū)域周圍的圖像信息進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的方法，硬件上需要下視攝像頭，補(bǔ)光燈和遮光罩等來(lái)?持該種導(dǎo)航?式的實(shí)現(xiàn)。

AGV在移動(dòng)過(guò)程中，其視覺導(dǎo)航系統(tǒng)利用一個(gè)或多個(gè)攝影機(jī)采集周圍環(huán)境的圖像，在捕捉到地面紋理后會(huì)自動(dòng)構(gòu)建地圖，然后將其與自建地圖中的紋理圖像進(jìn)行比較，利用相位相關(guān)法計(jì)算兩幅圖像之間的位移和旋轉(zhuǎn)，然后積分估計(jì)得到AGV的當(dāng)前位置，從而實(shí)現(xiàn)AGV的定位導(dǎo)航。

視覺導(dǎo)航模式環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，但運(yùn)算量隨攝影機(jī)數(shù)量和分辨率提升呈指數(shù)級(jí)上漲，對(duì)處理器運(yùn)算能力和散熱能力要求極高。對(duì)環(huán)境光源有一定的要求，且可靠性較差。

視覺導(dǎo)航AGV?前在市場(chǎng)上的應(yīng)?較少，視覺紋理導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn)是硬件成本較低，定位精確。缺點(diǎn)是運(yùn)?的地?需要有紋理信息，當(dāng)運(yùn)?場(chǎng)地?積較?，繪制導(dǎo)航地圖的時(shí)間相?激光導(dǎo)航長(zhǎng)。

（4）慣性導(dǎo)航

利用AGV內(nèi)部傳感器獲取位置，主要?光電編碼器，陀螺儀，或者兩者同時(shí)使?。AGV的車輪上裝有光電編碼器，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中利?編碼器的脈沖信號(hào)進(jìn)?粗略的航位推算確定位置。利?陀螺儀可以獲取AGV的三軸?速度和加速度，通過(guò)積分運(yùn)算獲取位置信息，兩種航位推算可以進(jìn)?融合。慣性導(dǎo)航的成本低，短時(shí)間定位精度較?、隱蔽性好且抗干擾性強(qiáng)，但會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)累計(jì)誤差，直?丟失位置。所以?般情況下，慣性導(dǎo)航會(huì)作為其他導(dǎo)航?式的輔助定位。

開始使用時(shí)需要的初始校準(zhǔn)時(shí)間較長(zhǎng)，并且受加工技術(shù)限制，高精度陀螺儀成本高昂、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

（5）其他自由路徑導(dǎo)航

a. 室內(nèi)無(wú)線AP定位

室內(nèi)無(wú)線AP定位定位技術(shù)是靠同時(shí)測(cè)定多個(gè)無(wú)線AP發(fā)射的無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)度計(jì)算距離來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的。實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無(wú)線AP定位需要在環(huán)境中預(yù)先安裝大量專用定位AP，并進(jìn)行大量的測(cè)試。由于需要對(duì)每一個(gè)無(wú)線AP進(jìn)行布線和調(diào)試，而且無(wú)線AP信號(hào)極易受環(huán)境中其他設(shè)備干擾，這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)工作量大、成本高，實(shí)際應(yīng)用中可靠性和定位精度較差。

b. LBS基站定位

LBS基站定位技術(shù)是一種利用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)獲取用戶移動(dòng)終端位置信息的方法，以現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)定位，不需要布設(shè)定位設(shè)施，方便快捷。但是定位效果取決于運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)易受其他設(shè)備干擾。由于運(yùn)營(yíng)商基站布設(shè)密度普遍較低，因此這種方法定位精度差、可靠性差。

c. 地磁場(chǎng)定位

以地磁場(chǎng)構(gòu)建室內(nèi)地圖的方法還處于理論研究階段，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上比較復(fù)雜，且容易受設(shè)備磁場(chǎng)和地質(zhì)活動(dòng)干擾。

d. GPS導(dǎo)航

指在AGV上搭載GPS傳感器來(lái)獲取位置和航向信息實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的方法。GPS導(dǎo)航的導(dǎo)航精度較低，位置誤差在10?左右，實(shí)時(shí)定位速度快，覆蓋范圍廣，操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是易受氣候、電磁波等的影響，且需要在視野開闊、障礙物較少的區(qū)域進(jìn)行。GPS導(dǎo)航主要應(yīng)?在汽車、船舶、?機(jī)等定位，在精度要求較?的室內(nèi)AGV定位上使?較少。

自由路徑導(dǎo)航有著路徑自由、靈活規(guī)劃、定位精度高的優(yōu)點(diǎn)，但成本較高，誤差會(huì)隨著時(shí)間累積。

三、組合導(dǎo)航

在智能生產(chǎn)與智慧物流的背景下，現(xiàn)存的AGV導(dǎo)航技術(shù)仍然存在不足，在效率與精度上不能實(shí)現(xiàn)兩最優(yōu)，尤其是在大規(guī)模未知的復(fù)雜環(huán)境中，AGV導(dǎo)航技術(shù)在精度和實(shí)時(shí)性上還需進(jìn)一步提高。為了更好地適應(yīng)在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)作業(yè)環(huán)境下的各個(gè)行業(yè)，滿足更高的要求，AGV導(dǎo)航技術(shù)面臨著新任務(wù)和新挑戰(zhàn)，將朝著柔性高、精度高和可靠性強(qiáng)的方向發(fā)展，而與5G、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的交互融合將會(huì)使得性能有所提高，進(jìn)而提高AGV的環(huán)境感知與建模能力、自主決策能力和智能化，能更好地躲避障礙物，實(shí)現(xiàn)更自主的移動(dòng)，提高效率與精度。

以上提到的各種方法都有其相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，在特定的場(chǎng)景下難以實(shí)現(xiàn)性能的最優(yōu)。而組合導(dǎo)航是指根據(jù)導(dǎo)航功能互補(bǔ)的特點(diǎn)，以適當(dāng)?shù)姆椒▽煞N或者兩種以上的方法將其組合，提高系統(tǒng)的整體導(dǎo)航精度、實(shí)時(shí)等性能，使AGV適應(yīng)各種使?場(chǎng)景。

組合導(dǎo)航指應(yīng)?兩種或兩種以上導(dǎo)引（或?qū)Ш剑?式實(shí)現(xiàn)AGV運(yùn)?的?法。如?維碼導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航的組合，利?慣性導(dǎo)航短距離定位精度?的特性，將兩個(gè)?維碼之間的導(dǎo)航盲區(qū)使?慣性導(dǎo)航。激光導(dǎo)航與磁釘導(dǎo)航組合應(yīng)?，在定位精度要求較?的站臺(tái)位置使?磁釘導(dǎo)航，增加AGV定位的穩(wěn)定性。

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，針對(duì)提高AGV性能的導(dǎo)航方式對(duì)其進(jìn)行組合，可以將方法之間的優(yōu)勢(shì)都體現(xiàn)出來(lái)，解決了單一方法的缺點(diǎn)，因此組合導(dǎo)航方法有時(shí)能取得更佳的結(jié)果，比如視覺/慣性組合的AGV導(dǎo)航方法 。組合導(dǎo)航優(yōu)點(diǎn)是AGV能適應(yīng)各種使用場(chǎng)景中的導(dǎo)航方式，使用相對(duì)靈活，改變路徑也比較容易，因此在各行業(yè)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

目前，已經(jīng)成熟的組合導(dǎo)航技術(shù)有：基于磁釘技術(shù)與慣性導(dǎo)航的AGV組合導(dǎo)航系統(tǒng)；激光導(dǎo)航和紅外導(dǎo)航的AGV組合導(dǎo)航方式；激光雷達(dá)和二維碼地標(biāo)組合導(dǎo)航的方法；基于GPS/DR信息融合的AGV導(dǎo)引系統(tǒng)；基于二維碼導(dǎo)航技術(shù)與慣性導(dǎo)航相結(jié)合的雙攝像頭掃碼的方法；視覺與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組合導(dǎo)航方法；慣性和視覺的AGV組合導(dǎo)航方法；多目視覺與激光組合導(dǎo)航的精確定位方法；慣性導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合地埋RFID標(biāo)簽的導(dǎo)航方式；慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與超寬帶及地標(biāo)組合的方法，等等。

總體來(lái)看，AGV作為一種先進(jìn)的自動(dòng)化搬運(yùn)工具，已經(jīng)被越來(lái)越多的行業(yè)采用。雖然AGV的導(dǎo)航方式有很多，但各有各的不足和優(yōu)勢(shì)，再加上環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜動(dòng)態(tài)且多變，導(dǎo)航的精度還需要進(jìn)一步提高，需要根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)景選擇合適的導(dǎo)航方式。

四、總結(jié)

AGV/AMR/搬運(yùn)機(jī)器人作為一種物料搬運(yùn)且被自動(dòng)導(dǎo)引的小車，其動(dòng)力及動(dòng)力控制系統(tǒng)趨于緊湊化和高集成化，具有高精度、高穩(wěn)定性等要求。

江蘇億控智能裝備有限公司作為國(guó)內(nèi)知名的動(dòng)力及控制系統(tǒng)和整車技術(shù)方案提供商，不僅能為AGV車輛提供舵輪、驅(qū)動(dòng)輪、差速輪、驅(qū)動(dòng)器和導(dǎo)航系統(tǒng)等單臺(tái)AGV的動(dòng)力及控制組件，也能為整車和多臺(tái)AGV提供成套技術(shù)方案，可以為客戶實(shí)現(xiàn)自然導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、磁導(dǎo)航等多種導(dǎo)引方式，致力于高精度、總線控制、多場(chǎng)景的搬運(yùn)機(jī)器人應(yīng)用。

江蘇億控舵輪、驅(qū)動(dòng)輪、差速輪和驅(qū)動(dòng)橋等等輪式動(dòng)力產(chǎn)品及驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品可應(yīng)用于高端裝備業(yè)、工程機(jī)械、智能生產(chǎn)、大型倉(cāng)庫(kù)、港口等行業(yè)的自動(dòng)生產(chǎn)、自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)和自動(dòng)物流操作中的AGV、AMR等設(shè)備上。