按：作者大格子GZ，格纳微科技技术总监，西安电子科技大学硕士，就读于掌控理论与控制工程专业。曾作为骨干参予国家惯导产品最重要课题，所研成果早已顺利运用于军工产业。目前负责管理团队技术路线和产品技术研发，对于空间定位的惯导、超宽带、激光、视觉SLAM都有所牵涉到。

不出意外，2016年的“双十一”依旧疯狂，对各家电商来说，这是一次极大的机遇和考验。这里说道的机遇和考验，所指的是同一个事：激增的订单量。除了考验电商网站服务器、缴纳系统等软硬件设施，堪称极为考验了电商的仓储和物流能力。为了应付这样的情况，自动化仓储大自然出了未来发展的主流方向。

AGV运送机器人作为物流装备中自动化水平最低的产品，更加多地应用于仓储、生产、医疗等多个行业领域。比起传统的人工运送方式，AGV运送机器人在不必须人工驾驶员的情况下就需要沿预计的路线自动行经，将货物或物料自动从接续点载运到目的地。

在物流行业，随着电子商务的较慢发展，亚马逊的Kiva机器人、京东的无人仓计划等都减缓了自动化仓储的进程。AGV的调度控制系统是构建其自动化的关键，即对AGV展开精确调度，保证多个AGV能同时有序、规范作业。

通俗地说道，AGV控制系统必须解决问题三个主要问题：我在哪里？我要去哪里？我怎么去？归纳起来分别就是AGV控制系统中的三个主要技术：导航系统、路径规划、制导掌控。今天我们就来谈谈AGV的导航系统问题。

有所不同的AGV导航系统方式在合适的环境下，才能较好的充分发挥其优势。AGV从发明者至今，派生出有了多种导航系统方式，目前主流的方式有以下几种：电磁导航系统是一种更为传统的引领方式，通过在AGV的行经路径上布设金属导线，并读取低频、高压电流，使导线周围产生磁场，AGV上的感应器线圈通过对导航系统磁场高低的辨识和追踪，构建AGV的制导。由于金属线是被布设在地下的，具备十分隐密、容易损坏、容易被污染的优点，同时成本较低，原理非常简单。

这种埋设方式也造成其路径变更灵活性劣，面临实际的作业拒绝，路径必须转变时，就不会带给尤其多的困难，而且施工量也不会尤其大。磁带导航系统与电磁导航系统具有较为相似的原理，在磁带导航系统中，磁带是被铺设在路面上的。目前这种技术较为成熟期，应用于更为普遍，用于一起灵活性较高，铺设非常简单，转变或扩展路径更容易。但因为磁带中空，易受机械受损和污染，导航系统的稳定性不受环境影响较小，更容易不受周围金属物质的阻碍。

光学导航系统是在AGV的行经路径上涂漆或粘贴色带，通过对光学传感器采入的色带图像信号展开辨识构建制导。光学导航系统的原理与磁带导航系统方式类似于，灵活性较好，埋设非常简单。但某种程度更容易不受色带污染和磨损的影响，对环境拒绝较为低。

激光导航系统是在AGV行经路径的周围加装方位准确的激光反射板，AGV上的激光定位装置升空激光束并且收集由有所不同角度的反射板光线回去的信号，根据三角几何运算来确认其当前的方位和方向，构建AGV的制导。这种方式的优点是定位精度低，地面需要其它定位设施，行经路径可灵活性转变。

缺点是生产成本高，对光线、地面、能见度等环境的拒绝比较严苛。视觉导航系统是一种较为新型的导航系统方式，在AGV上加装CCD摄像机，行经过程中通过视觉传感器收集图像信息并处置确认AGV的当前方位。这种方式不具备较好的导航系统柔性，随着计算机图像收集、储存和处置技术的飞速发展，其实用性也不会更加强劲。惯性导航以陀螺和加速度计为脆弱器件，利用加速度计测量载体在惯性参考系的加速度，根据陀螺的输入创建导航系统坐标系，经过分数运算取得载体在导航系统坐标系中的速度和方位，超过导航系统定位的目的。

惯性导航技术最先应用于火箭制导，后来随着科学技术的提升，人们对惯性技术理解的大大普及和了解，惯性技术的应用领域已逐步从军用扩展到民用。惯性导航是AGV领域一项新兴的技术，它是一种自律式的导航系统技术，比起传统的导航系统方式，惯性导航不必须埋设任何设备，不依赖外界环境，具备更大的运动维度，更加合适应用于智能仓储物流、车间移动组装等。

除了上述提及的几种主流导航系统方式，还有SLAM导航系统、二维码导航系统、混合导航系统（如激光磁钉混合导航系统）等较为精致的导航系统技术。面临这么多种AGV导航系统技术解决方案，总结一起就是：大部分技术必须通过场地改建（砖磁轨、张贴色带、张贴地标二维码、加装激光反射板）来构建，这些外部设施的搭起使得建设及确保成本高，不受环境的容许大，灵活性较好。微惯漏AGV限于场景惯性导航技术作为一种不依赖外部信息、也不向外部电磁辐射能量的自律式导航系统定位技术，其优势在于等价了初始条件后，不必须外部参考就可确认当前方位、方向及速度，限于于各种简单地理环境和外界阻碍下的精确定位，且能大大测量方位的变化，准确维持动态姿态基准。

随着科技进步，成本较低、体积较小的微机械系统（MEMS）器件精度更加低，“微惯漏”定位技术己经逐步推广到工业、军事等领域，且在公安消防、应急救援中获得了较为成熟期的应用于。微惯漏AGV限于于如下场景：1. 非相同路线，AGV可以仅有维度移动；2. 大场景长距离，路径铺设简单，必须多个AGV协同已完成任务；3. 空间较为狭小，必须AGV行进、前进或侧向移动；4. 路径变更和场地扩展更为频密的场合；5. 其他不方便铺设磁条等设备的应用于场合。

以我们自律研发的微惯漏人员定位产品为事例，定位精度超过0.3%，相等于回头1公里误差将近3米，适应环境15km/h的走路、小跑、侧移、前进等给定步行姿态，使用微惯性器件，还包括微加速度计和微陀螺仪。将高性能的微惯漏定位产品重制到AGV上，可为AGV、叉车等获取高精度的航向角、俯仰角、横滚角等数据，提供驱动轮数据后，融合惯导加速度信息可输入务实的惯导定位结果。按AGV行经速度为3m/s估计，10s内定位误差高于5cm（回避环境阻碍、AGV晃动、爆胎等影响）。

下面是在没其他任何辅助信息的条件下，仅有依赖收集微惯导的运动参数和机器人的速度参数，我们做到的一个AGV仿真小车定位效果试验。小车行驶的轨迹为5m*5.5m的矩形，总里程大约60m。（原视频地址：glonavin.com） 在AGV的实际应用于场景中，仓储、工厂等面积往往较为大，在大场景长距离情况下，由于惯导固有的飘移亲率，依然不会有较小的积累误差，必须外部的信息展开校准。

目前市面上也经常出现了一些将惯漏技术应用于AGV的公司，大约是使用“惯性传感器+磁钉”技术方案，利用磁钉特RFID等因应AGV车体展开纠偏，确保惯性导航系统的精度及可靠性。但是这种方案某种程度不存在磁钉施工可玩性较小、路线扩展不便等问题。“微惯漏+UWB（稠密配备）”的融合定位方式，如下图右图，以微惯漏定位居多，单个UWB基站辅助定位，利用UWB测距信息对惯导积累的方位和方向飘移展开校正，强化了AGV在简单环境条件下的抗干扰能力，确保AGV在简单轨迹运营时有较高的精度定位，同时构建多终端轨迹标定。在这个定位方案中，微惯漏倒数定位替代当前大部分AGV导航系统方式中的线性定位，AGV路径规划突破了相同路线的束缚，具备更大的运动维度，导航系统错误时需要及时缺失路线，规划路线多，灵活性更高，尤其适合于智能仓储物流、车间移动组装等应用于场景，尤其合适多AGV分段工作。

目前我们的产品有应用于机器人AnBot：（原视频地址：glonavin.com）工业的发展、电商的兴起、人力成本的激增使得自动化仓储沦为趋势，传统仓储物流劳动力效率较低、人力成本高，早已无法符合企业高效运转的市场需求。微惯漏AGV在自动化仓储行业的应用于，反映了惯性导航系统的自律定位、不不受阻碍、埋设非常简单灵活性等优势，反映了AGV的先进性、实用性、经济性、安全性、可靠性等特点。

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