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数字化物流如何选择无人驾驶AGV与AMR(一)

本文来源:本站 发布时间: 2022-07-20 18:10:48 277次浏览

新一轮科技革命和产业数字化转型深入发展,呈现智能化主导、融合式聚变、多点突破的态势。而作为物流行业数字化实施过程中的首选设备,无人驾驶AGV与AMR的区别,一直是行内外争论不休的问题,二者的关联和界定也处于相对模糊的状态。今天我们从背景概念、技术核心到应用效果等方面,全方位地解读AGV和AMR之间的联系和不同,希望对大家的理解有所帮助。


01概念对比

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AGV(Automated Guided Vehicle)

即自动导引运输车,“广义”上是指基于各种定位导航技术,不需要人驾驶的自动运输车辆。也就是说,有人驾驶的运输车辆(如人驾驶的叉车)都不是AGV,而没有人驾驶的运输车都是AGV。

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AMR(Autonomous Mobile Robot)

即自主移动机器人,“广义”上是指自主性很强的移动机器人。自主性很弱的移动机器人(如遥控机器人,沿着导轨走的移动机器人等)都不能称作AMR,只有自主性很强(能对环境中各种动态变化做出自己的合理反应)的移动机器人(如非遥控的无人机,无人驾驶汽车等)才能被称作AMR。而这里我们所说的“AMR行业”,仅仅“狭义”上指室内AMR和半室外AMR,比如我们在深圳机场快件中心智能无人驳运系统中,就用到了室内AMR技术。

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小结

迄今为止,“AGV和AMR的区别”仍有很多争议。AGV行业的从业者认为AMR就是一种新技术的AGV,而AMR行业的从业者认为AMR和AGV根本是两码事。


02发展历程

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AGV概念源自工业应用

自1953年第一台AGV问世以来,AGV就被定义为在工业物流领域解决无人搬运运输问题的车辆,但早期AGV的定义仅仅是我们字面上理解的“沿着地上铺设的导引线移动的运输车”,经历了40多年的发展,市面上的AGV都还是在导引技术里面迭代升级。

随着移动机器人技术的发展,为了去掉地面上的实体导引线,出现了激光导航技术,通过高位反光板和定位激光雷达解决AGV精准定位的问题,然后用软件里面的虚拟导引线替代了地面上的实物导引线,这类技术的AGV被称为LGV(Laser Guided Vehicle),目前大部分无人叉车都是LGV。

导引AGV多机作业时容易在导引线上阻塞,影响效率,而地标技术的KIVA类移动机器人很好地解决了这个问题。为了更充分地感知环境中的障碍和地图信息,提升AGV的自主性,还出现了通过视觉技术解决定位和导航问题的VGV(Vision Guided Vehicle),以及充分利用激光雷达和地图,比LGV更先进自主的Natural Navigation AGV。所以,现在AGV的定义,是随着移动机器人技术的发展不断扩充而来的。

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AMR概念源自机器人技术科研领域

AMR承载着科学家们对移动机器人技术发展的期盼——他们希望移动机器人越自主越好。最早被冠以AMR之名的是1948年的ELSIE,它能够主动对环境中的光线产生反应,避让障碍物在环境中移动。移动机器人里面的AMR和非AMR并没有严格的界限,哪怕是现在最先进的AMR技术,也不足以让移动机器人科学家们觉得满意,还有很多提升的空间。

随着人工智能和机器人技术的发展,移动机器人的自主性越来越强,AMR的技术标准越来越高。目前最先进的AMR技术,指机器人能够更自主地得到环境的地图,能够尽可能少依赖外部预设传感器做全地图的定位,能够自主而聪明地避开障碍物,能够像人一样聪明地走到目标地点。

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小结

可见,AGV和AMR概念的起源不同,背后的推动力量也不一样,但它们确实在工业物流应用领域产生了强交叉。AGV行业的人,一直追求怎么让AGV变得更聪明,更少地对环境改造,更灵活高效的移动特性,而这正是AMR研究者所研究的内容。AMR的研究者们,在AMR技术逐步成熟的时候,想着怎么让AMR变成有商业价值的产品,工业物流场景就是一个非常有价值的应用场景,刚好这个场景又是AGV的主战场。

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03关键技术

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以后我们再详细讨论AGV和AMR之间的概念冲突,这里简单理解:目前我们讨论的“AGV vs AMR”问题,实际上讨论的是“传统移动机器人技术的AGV vs 室内轮式AMR”的关键技术问题。

导航技术,是解决如何让机器人从当前位置移动到目标地点的技术,通常解决导航问题的前提是解决定位问题。“定位技术”解决的是让机器人知道自己当前在哪里,“导航技术”解决的是让机器人知道如何到达目标地点。导航技术有很多种,这里只讨论应用最多的几类(实际AGV产品中大多会多种技术混合,以弥补单项技术的不足,满足场景的需求)。

导引技术

地面铺设导引线(电线、色带、磁条等),机器人能够沿固定的导引线移动。

激光导航

一般在高位(2m左右)的墙面设置反光板,通过机器人上面的定位激光雷达测量带坐标信息的反光板,对机器人进行高精度定位,然后在软件层面生成虚拟导引线,机器人能够沿着虚拟导引线,机器人能够沿着虚拟导引线移动。

地标技术

地面铺设地标(如二维码),机器人能够在地标之间移动。

自主导航

自主导航的前提是有一副环境地图,机器人可以在地图上进行全地图定位,当有指令告诉机器人目标点的地图坐标时,机器人自主规划路径,并沿着自主规划的路径到达目标地点,同时能够充分感知环境中的动态障碍,进行主动避让。


市面上常用的一些AGV导航技术,都可以归类于我们前面提到的4类。我们从下面五个技术维度对4类导航技术进行对比:

地图

指机器人系统对环境的直接认知和预设,而我们看到的“地图”往往是站在人的角度扩充信息后对环境的描述。传统AGV导航技术的地图都受限于部署标记物,无法对环境充分认知。而AMR的地图是真实环境的复现,并且加上地图更新技术后能够保持与环境变化的一致。

定位

指让机器人知道自己当前在哪。导引AGV的定位最弱,导引线上无法定位,只能借助其他点定位技术补充;地标技术其次,机器人必须在地标点上面才能定位;激光导航的定位范围较广,凡是定位激光雷达能够观测到3个反光板的地方都可以给自己定位。而AMR的定位是全地图范围内任意点定位。

感知

指机器人通过传感器,对环境信息的采集和分析处理。传统AGV都被定义在特定区域运行,这些区域往往会用黄线标识出来,应避免在这些区域里堆放异物,人或其他车辆通过这些区域的时候有义务避开AGV,但为了安全,AGV往往会配备一些传感器做简单的障碍感知。而AMR从诞生就是为了应用在自然的环境中,机器人主动感知环境然后做出合理反应,因此AMR上配置的传感器最为丰富,需要感知到各种可能出现的异物,才能做出正确反应。

避障

指让机器人知道自己当前在哪。导引AGV的定位最弱,导引线上无法定位,只能借助其他点定位技术补充;地标技术其次,机器人必须在地标点上面才能定位;激光导航的定位范围较广,凡是定位激光雷达能够观测到3个反光板的地方都可以给自己定位。而AMR的定位是全地图范围内任意点定位。

路径规划

指机器人规划从当前位置到达目标位置的路径。导引AGV是固定的路径,受地上导引线的束缚,通过不同导引线的组合很容易规划到达目标地点的路径。LGV则是软件层面的导引线,可以随时改动,但也只能在自己的安全通道内规划路径。KIVA类机器人的路径规划则比较复杂,通过不同地标点的组合,能够同时协调多台机器人同时作业,不易发生阻塞。而AMR的路径规划是基于地图的动态路径,更加灵活,多机协同效率高,结合避障还能实现高效的人机协同。


这些技术是怎么在机器上应用的呢?我们下一期再来回答~~~事实上,在深圳机场快件监管中心,前海数科应用AMR技术的机器人来节省大量搬运人力的现场是这个样子滴


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