移动机器人AGV避障的主要导引和导航方式

2024-04-26 15:34:03 By: 迈尔微视

移动机器人的导航问题主要涉及三个问题：“现在在何处?”，“要往何处去?”，“要如何去?”。其中第一个问题是导航系统中的定位问题，确定移动机器人在工作环境中相对于全局坐标的位置及其本身的姿态；第二、三个问题是导航系统的路径规划及跟踪。

研究导航是为了使机器在没有人为干预的情况下有目的地移动，并完成特定任务，因此物流系统的柔性取决于的导引导航方式，在不同应用场合的系统中采用的导引导航方式也是多元化的。

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导引与导航是有差别的，导引是根据当前状态数据计算下一周期的运行参数，只需相对位置，与全局坐标无关，导航是指确定自身的位置及航向。AGV的主要导引和导航方式有：

（1）坐标导引AGV

直接坐标导引的原理是：首先把行驶区域用定位块分成若干个标准统一的坐标小区域，然后在行驶时统计经过的小区域的个数，以此来实现导引。常用的有两种形式：式和电磁式。前者是通过不同颜色来划分坐标小区域，然后用对颜色敏感的光电器件来计数；后者是用磁块或者金属块来划分坐标，然后使用对金属敏感的器件来计数。

这种导引方式的优点是：路径修改简单，导引的可靠性好，不受环境背景的影响。缺点是：安装定位块复杂，导引定位完全由定位块的大小和个数决定，工作量大，精度较低。

（2）电磁导引AGV

电磁导引是使用较多的导引方式之一，埋在地下的导线带有电磁频率，通过一个叫做“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率，电磁导引靠感应产生的电磁频率引导沿着埋设的路线行驶。该导引方式技术成熟，经济可靠、引线隐蔽、不易污损和被破坏、导引原理简单而且便于通讯、不受声光干扰；但灵活性差、对地面的平整度要求高，路径难以更改扩展。

（3）光学导引AGV

光学导引是根据单一光源传播过程不会改变的原理，在的行驶路径上铺设一条反光率稳定的色带，同时在车上装配能发射和接收光源的光电，通过实时比较发射与到的来调整车辆的运行方向`。它的优点是导向线铺设费用较低，灵活性较好，但对色带的污染和磨损十分敏感，对环境要求过高，导引可靠性较差。

（4）激光红外导航AGV

激光红外导航是在上装备可发射和接收激光红外线的扫描器，导向区域的四周安装数量足够的激光反射板，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，通过三角几何运算确定其当前的位置和航向来实现的导引。该导航方式的优点是定位精确，行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境；缺点是制造成本高，位置计算复杂，抗光干扰的纠错能力有限。

（5）视觉导航AGV

视觉导航，又称图像识别导引。为摄像机动态摄取路径信息，通过图像处理技术识别出欲跟踪的路径，引导运行。视觉导航式既能获取大信息量，又具备路径设置和变更简单，还有系统柔性好等特点。此外，惯性导航方式和GPS导航方式多用于军方。

AGV的多种导引/导航方式根据导引信息的来源，可分为外导式和内导式。按导引有无预定路径的形式，主要分为预定路径导引和自由路径导引两大类。