惯导体系 _捷联惯导体系 （捷联惯导技术）

摘要： 　　不出不测，2016年的“双十一”仍旧火爆，对各家电商来说，这是一次巨大的机会和检验。这里说的机会和检验，指的是同一个事：暴增的订单量。除了检验电商网站服务器...

　　不出不测 ，2016年的“双十一”仍旧 火爆，对各家电商来说，这是一次巨大的机会 和检验 。这里说的机会 和检验 ，指的是同一个事：暴增的订单量。除了检验 电商网站服务器、付出 体系 等软硬件办法 ，更黑白 常 检验 了电商的仓储和物流本领 。为了应对如许 的环境 ，主动 化仓储天然 成了将来 发展的主流方向。

　　AGV（Automated Guided Vehicle）搬运呆板 人作为物流装备中主动 化程度 最高的产物 ，越来越多地应用于仓储、制造、医疗等多个行业范畴 。相比传统的人工搬运方式，AGV搬运呆板 人在不必要 人工驾驶的环境 下就可以或许 沿预定的蹊径 主动 行驶，将货品 或物料主动 从起始点运送到目标 地。在物盛行 业，随着电子商务的快速发展，亚马逊的Kiva呆板 人、京东的无人仓筹划 等都加快 了主动 化仓储的进程 。主动 化仓储行业通过采取 AGV，更换 了传统的用人工驱动小车的货品 运输工作，改善了工人的工作环境 条件，进步 了企业主动 化生产程度 ，有效 地解放了劳动生产力，减轻了劳动强度，同时促进了企业职员 素质与管理程度 的进步 。

　　AGV的调治 控制体系 是实现其主动 化的关键，即对AGV举行 正确 调治 ，确保多个AGV能同时有序、规范作业。普通 地说，AGV控制体系 必要 办理 三个重要 题目 ：我在那边 ？我要去那边 ？我怎么去？归纳起来分别就是AGV控制体系 中的三个重要 技能 ：导航、路径规划、导引控制。本日 我们就来谈谈AGV的导航题目 。

　　差别 的AGV导航方式在得当 的环境 下，才华 较好的发挥其上风

　　AGV从发明至今，衍生出了多种导航方式，如今 主流的方式有以下几种：

　　电磁导航是一种较为传统的引导方式，通过在AGV的行驶路径上埋设金属导线，并加载低频、低压电流，使导线四周 产生磁场，AGV上的感应线圈通过对导航磁场强弱的辨认 和跟踪，实现AGV的导引。由于金属线是被埋设在地下的，具有非常潜伏 、不易破坏 、不易被污染的长处 ，同时本钱 较低，原理简单 。这种布设方式也导致其路径更改机动 性差，面对 实际 的作业要求，路径必要 改变时，就会带来特别 多的贫苦 ，而且施工量也会特别 大。

　　磁带导航与电磁导航有着比力 相近的原理，在磁带导航中，磁带是被铺设在路面上的。如今 这种技能 比力 成熟，应用较为广泛，利用 起来机动 性较高，铺设简单 ，改变或扩充路径轻易 。但由于 磁带外露，易受机器 损伤和污染，导航的稳固 性受环境 影响较大，轻易 受四周 金属物质的干扰。

　　光学导航是在AGV的行驶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举行 辨认 实现导引。光学导航的原理与磁带导航方式雷同 ，机动 性较好，布设简单 。但同样轻易 受色带污染和磨损的影响，对环境 要求比力 高。

　　激光导航是在AGV行驶路径的四周 安装位置正确 的激光反射板，AGV上的激光定位装置发射激光束而且 收罗 由差别 角度的反射板反射返来 的信号，根据三角多少 运算来确定其当前的位置和方向，实现AGV的导引。这种方式的长处 是定位精度高，地面无需别的 定位办法 ，行驶路径可机动 改变。缺点是制造本钱 高，对光线、地面、能见度等环境 的要求相对苛刻。

　　视觉导航是一种比力 新型的导航方式，在AGV上安装CCD摄像机，行驶过程中通过视觉传感器收罗 图像信息并处理 惩罚 确定AGV的当前位置。这种方式具备精良 的导航柔性，随着盘算 机图像收罗 、储存和处理 惩罚 技能 的飞速发展，着实 用性也会越来越强。

　　惯性导航以陀螺和加快 度计为敏感器件，利用 加快 度计丈量 载体在惯性参考系的加快 度，根据陀螺的输出创建 导航坐标系，颠末 积分运算得到 载体在导航坐标系中的速率 和位置，到达 导航定位的目标 。惯性导航技能 最早应用于火箭制导，厥后 随着科学技能 的进步 ，人们对惯性技能 相识 的不绝 遍及 和深入，惯性技能 的应用范畴 已渐渐 从军用扩展到民用。惯性导航是AGV范畴 一项新兴的技能 ，它是一种自主式的导航技能 ，相比传统的导航方式，惯性导航不必要 布设任何装备 ，不依靠 于外界环境 ，具有更大的活动 自由度，更得当 应用于智能仓储物流、车间移动装配等。

　　除了上述提到的几种主流导航方式，尚有 SLAM导航、二维码导航、肴杂 导航（如激光磁钉肴杂 导航）等比力 新奇 的导航技能 。面对 这么多种AGV导航技能 办理 方案，总结起来就是：大部分 技能 必要 通过园地 改造（铺磁轨、贴色带、贴地标二维码、安装激光反射板）来实现，这些外部办法 的搭建使得建立 及维护本钱 高，受环境 的限定 大，机动 性较差。

　　微惯导成为最具发展潜力的AGV导航技能 本领 之一

　　惯性导航技能 作为一种不依靠 于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航定位技能 ，其上风 在于给定了初始条件后，不必要 外部参照就可确定当前位置、方向及速率 ，实用 于各种复杂地理环境 和外界干扰下的正确 定位，且能不绝 丈量 位置的变革 ，正确 保持动态姿态基准。随着科技进步，本钱 较低、体积较小的微机器 体系 （MEMS）器件精度越来越高，“微惯导”定位技能 己经渐渐 推广到工业、军事等范畴 ，且在公安消防、应救济 援中得到了比力 成熟的应用。

　　微惯导技能 应用于AGV导航是如今 一种比力 新兴的方式，不依靠 于任何外界装备 （不必要 铺设磁条、摆设 激光反射板等），不受外界电磁干扰的影响，摆脱了传统方式的环境 限定 ，能工作在任何地方，是一种更加智能化的定位技能 ，随着MEMS惯性元器件的发展，本钱 的低落 ，微惯导定位的自主性、抗干扰性以及高度的机动 性将使其成为将来 最具发展潜力的AGV定位导航技能 本领 ，仅仅依靠 小型的惯性传感器就能提供高精度的位置、速率 、航向和姿态角数据，实现自主定位。微惯导AGV实用 于如了局 景：

　　1.非固定蹊径 ，AGV可以全自由度移动；

　　2.大场景长间隔 ，路径铺设复杂，必要 多个AGV协同完成任务 ；

　　3.空间比力 局促 ，必要 AGV进步 、退却 或侧向移动；

　　4.路径更改和园地 拓展较为频仍 的场合 ；

　　5.其他不方便铺设磁条等装备 的应用场合 ；

　　作为一家专注微惯导定位技能 多年的团队，格纳微科技自主研发的微惯导职员 定位产物 ，定位精度到达 了0.3%，相称 于走1公里偏差 不到3米，可以顺应 15km/h的走路、小跑、侧移、退却 等恣意 步行姿态，根本 上可以满意 实际 应用需求了。区别于传统的惯导定位产物 ，我们采取 的是微惯性器件，包罗 微加快 度计和微陀螺仪，它们是微机电体系 （MEMS）的一类，具有体积小、重量轻、功耗低、精度高的特点。

　　如今 我们已将高性能的微惯导定位产物 移植到AGV上，可为AGV、叉车等提供高精度的航向角、俯仰角、横滚角等数据，获取驱动轮数据后，连合 惯导加快 度信息可输出妥当 的惯导定位结果 。按AGV行驶速率 为3m/s估算，10s内定位偏差 优于5cm（打扫 环境 干扰、AGV抖动、打滑等影响）。二维码等定位方式连合 惯导，可增大二维码摆设 间距；UWB等定位方式连合 惯导，可镌汰 基站布设的数量 且基站之间无需同步……雷同 如许 的技能 连合 都可以极大的减小施工工作量、节省 本钱 。

　　下面的演示视频是在没有其他任何辅助信息的条件下，仅依靠 收罗 微惯导的活动 参数和呆板 人的速率 参数，我们做的一个AGV模仿 小车定位结果 试验。小车行走的轨迹为5m*5.5m的矩形，总里程约60m。

（视频地点 ：https://www.glonavin.com/index.php?id=64）

　　在AGV的实际 应用场景中，仓储、工厂等面积每每 比力 大，在大场景长间隔 环境 下，由于惯导固有的漂移率，仍旧 会有较大的累积偏差 ，必要 外部的信息举行 校准。

　　如今 市面上也出现了一些将惯导技能 应用于AGV的公司，如青岛海通、沈阳新松等，大概是采取 “惯性传感器+磁钉”技能 方案，利用 磁钉加RFID等共同 AGV车体举行 纠偏，包管 惯性导航体系 的精度及可靠性。但是这种方案同样存在磁钉施工难度较大、蹊径 拓展未便 等题目 。

　　基于此，格纳微科技提出了“微惯导+UWB（希罕 设置 ）”的融合定位方式，如下图所示，以微惯导定位为主，单个UWB基站辅助定位，利用 UWB测距信息对惯导累积的位置和方向漂移举行 校正，加强 了AGV在复杂环境 条件下的抗干扰本领 ，包管 AGV在复杂轨迹行走时有较高的精度定位，同时实现多终端轨迹标定。通过在AGV上设置 我司自主研发的微惯导定位模块和UWB辅助定位标签，在空间布设少少 量的UWB辅助定位基站，实现AGV导航定位，如今 精度可以到达 10厘米级。

　　在这个定位方案中，微惯导连续 定位更换 当前大部分 AGV导航方式中的离散定位，AGV路径规划突破了固定蹊径 的束缚，具有更大的活动 自由度，导航堕落 时可以或许 及时 改正 蹊径 ，规划蹊径 多，机动 性更高，特别 得当 于智能仓储物流、车间移动装配等应用场景，特别 得当 多AGV并行工作。相比通例 的超宽带基站定位方案，我们的基站布设采取 希罕 化设置 ，只需布设少少 量基站即可实现全覆盖和高精度定位，可大量镌汰 基站的个数，也无需布设和维护大面积磁条、视觉标签、别的 信标等，本钱 和施工难度低落 ，摆设 简单 、利用 和维护方便。

　　如今 我们的产物 有应用于呆板 人AnBot：

（视频地点 ：https://www.glonavin.com/index.php?id=72）

　　工业的发展、电商的涌现、人力本钱 的剧增使得主动 化仓储成为趋势，传统仓储物流劳动力服从 低、人力本钱 高，已经无法满意 企业高效运转的需求，AGV等各种工业、服务呆板 人渐渐 代替 劳动力将拥有更加广泛的市场远景 和发展潜力。微惯导AGV在主动 化仓储行业的应用，表现 了惯性导航体系 的自主定位、不受干扰、布设简单 机动 等上风 ，表现 了AGV的先辈 性、实用性、经济性、安全性、可靠性等特点。在将来 ，格纳微科技会继承 深耕微惯导AGV导航定位范畴 ，连合 SLAM、二维码、视觉等技能 为行业搭档 提供更为全面的办理 方案。