AGV设备用了哪些传感器?

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一、AGV常用的避障传感器



目前移动机器人的避障根据环境信息的掌握程度可以分为障碍物信息已知、障碍物信息部分未知或完全未知两种。传统的导航避障方法如可视图法、栅格法、自由空间法等算法对障碍物信息己知时的避障问题处理尚可,但当障碍信息未知或者障碍是可移动的时候,传统的导航方法一般不能很好的解决避障问题或者根本不能避障。

而实际生活中,绝大多数的情况下,机器人所处的环境都是动态的、可变的、未知的,为了解决上述问题,人们引入了计算机和人工智能等领域的一些算法。同时得益于处理器计算能力的提高及传感器技术的发展,在移动机器人的平台上进行一些复杂算法的运算也变得轻松,由此产生了一系列智能避障方法,比较热门的有:遗传算法、神经网络算法、模糊算法等。

避障使用的传感器主要有超声传感器、视觉传感器、红外传感器、激光传感器等。


1、激光传感器

激光测距传感器利用激光来测量到被测物体的距离或者被测物体的位移等参数。比较常用的测距方法是由脉冲激光器发出持续时间极短的脉冲激光,经过待测距离后射到被测目标,回波返回,由光电探测器接收。根据主波信号和回波信号之间的间隔,即激光脉冲从激光器到被测目标之间的往返时间,就可以算出待测目标的距离。由于光速很快,使得在测小距离时光束往返时间极短,因此这种方法不适合测量精度要求很高的(亚毫米级别)距离,一般若要求精度非常高,常用三角法、相位法等方法测量。


2、视觉传感器

视觉传感器的优点是探测范围广、获取信息丰富,实际应用中常使用多个视觉传感器或者与其它传感器配合使用,通过一定的算法可以得到物体的形状、距离、速度等诸多信息。或是利用一个摄像机的序列图像来计算目标的距离和速度,还可采用SSD算法,根据一个镜头的运动图像来计算机器人与目标的相对位移。但在图像处理中,边缘锐化、特征提取等图像处理方法计算量大,实时性差,对处理机要求高。且视觉测距法检测不能检测到玻璃等透明障碍物的存在,另外受视场光线强弱、烟雾的影响很大。


3、红外传感器

大多数红外传感器测距都是基于三角测量原理。红外发射器按照一定的角度发射红外光束,当遇到物体以后,光束会反射回来,如图所示。反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后,会获得一个偏移值L,利用三角关系,在知道了发射角度α,偏移距L,中心矩X,以及滤镜的焦距f以后,传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。红外传感器的优点是不受可见光影响,白天黑夜均可测量,角度灵敏度高、结构简单、价格较便宜,可以快速感知物体的存在,但测量时受环境影响很大,物体的颜色、方向、周围的光线都能导致测量误差,测量不够精确。


4、超声波传感器

超生波传感器检测距离原理是测出发出超声波至再检测到发出的超声波的时间差,同时根据声速计算出物体的距离。由于超声波在空气中的速度与温湿度有关,在比较精确的测量中,需把温湿度的变化和其它因素考虑进去。超声波传感器一般作用距离较短,普通的有效探测距离都在5-10m之间,但是会有一个最小探测盲区,一般在几十毫米。由于超声传感器的成本低,实现方法简单,技术成熟,是移动机器人中常用的传感器。


二、AGV常用导航传感器


1、电磁导航传感器

      电磁导航原理:电磁导航是较为传统的导航方式之一,目前仍被许多系统采用,它是在AGV小车的行驶路径上埋设金属线,并在金属线上加载导引频率,通过对导引频率的识别来实现AGV的导航。

      电磁导航优点:导引线隐蔽,不易污染和破损,导引原理简单而可靠,便于控制通讯,对声光无干扰,投资成本比激光导航低很多。

      电磁导航缺点:改变或扩充路径较麻烦,导引线铺设相对困难。


2、磁带导航传感器

      磁带导航原理:磁带导航技术与电磁导航相近,不同之处在于采用了在路面上贴磁带替代在地面下埋设金属线,通过磁带感应信号实现导引。

      磁带导航优点:AGV定位精确,磁带导航灵活性比较好,改变或扩充路径较容易,磁带铺设也相对简单,导引原理简单而可靠,便于控制通讯,对声光无干扰,投资成本比激光导航低很多。

      磁带导航缺点:磁带需要维护,要及时更换损坏严重磁带,不过磁带更换简单方便,成本较低。


3、视觉导航传感器

       视觉导航原理:视觉导航是在AGV小车的行驶路径上涂刷与地面颜色反差大的油漆或粘贴颜色反差大的色带,在AGV上安装有摄图传感器将不断拍摄的图片与存储图片进行对比,偏移量信号输出给驱动控制系统,控制系统经过计算纠正AGV的行走方向,实现AGV的导航。

       视觉导航优点:AGV小车定位精确,视觉导航灵活性比较好,改变或扩充路径也较容易,路径铺设也相对简单,导引原理同样简单而可靠,便于控制通讯,对声光无干扰,投资成本比激光导航同样低很多,但比磁带导航稍贵。

       视觉导航缺点:路径同样需要维护,不过维护也较简单方便,成本也较低。


4、激光导航传感器

       激光导航原理:激光导航是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的反射板,AGV通过发射激光束,同时采集由反射板反射的激光束,来确定其当前的位置和方向。AGV的初始位置计算——AGV小车停止不动;激光扫描器至少可测得4条光束,即至少“看到”4块反射板;已知所有反射板的精确位置(X,Y);AGV的连续位置计算——根据运动模型估算小车的当前位置,根据估算的新位置关联反射板,根据关联的反射板修正自身位置,据此修正AGV下一步动作。

       激光导航优点:AGV小车定位精确,地面无需其它定位设施;行驶路径可灵活改变。

       激光导航缺点:由于控制复杂及激光技术昂贵投资成本较高,反射片与AGV激光传感器之间不能有障碍物,不适合空中有物流影响的场合。


5、惯导传感器与二维码检测传感器配合导航

      利用高精度MEMS陀螺仪和编码器实现AGV的引导。

优点:技术成熟,定位准确性高,灵活性强,成本低,便于组合和兼容。

缺点:存在累积误差,导致无法实现高精度定位。


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