2019年倉儲AGV（Automated Guided Vehicle，簡稱AGV）企業(yè)開發(fā)的熱點是從“貨架到人”到“貨箱到人”，2020年受全國疫情影響，又催生企業(yè)開發(fā)出醫(yī)用物流AGV等新興應(yīng)用領(lǐng)域。不過，AGV行業(yè)如何變化和升級，都離不開“避障”這一門小而精的課題。

圖1 倉儲AGV圖片

01、激光雷達在AGV應(yīng)用的避障方法

市場上關(guān)于AGV避障的方法多種多樣，各有優(yōu)劣。本文主要介紹北醒激光雷達應(yīng)用于AGV避障的兩種主要方法：單點定向避障和固態(tài)3D面陣定向避障兩種。

單點定向避障

北醒TF系列單點激光雷達避障模塊是基于ToF（Time of Flight時間飛行原理）的激光測距技術(shù)，用于0．1m-12m近距離的障礙物探測與避障功能。原理和使用方法都比較簡單，雷達輸出最近障礙物的距離值，從而指導(dǎo)系統(tǒng)進行剎車或減速的指令，是移動機器人/AGV近距離低矮障礙物探測的低成本首選可靠方案。

主要特點如下

測量精度高，感知穩(wěn)定

視場角小，準直度好，避免誤觸發(fā)

100-1000Hz數(shù)據(jù)刷新率，靈敏避障

多通訊接口可選，即插即用

耗電量極低，重量輕，易集成

不產(chǎn)生回波干擾、地面不平等誤報現(xiàn)象

圖2 單點定向避障激光雷達示意圖

圖3 上位機測距顯示圖（圓圈處有障礙物）

固態(tài)3D面陣定向避障

北醒CE30 3D面陣固態(tài)激光雷達也是一種定向避障方式，不同于單線及多線掃描避障方式。我們熟知的單線和多線旋轉(zhuǎn)雷達均安裝于AGV頂端，實現(xiàn)360°或特定角度避障，而CE30通過發(fā)射一束橢圓錐形光束，探測出固定視線范圍內(nèi)的障礙物信息，是低矮水平面且固定路徑導(dǎo)航AGV避障的首選低成本方案。

主要特點如下

1°角分辨率高，精確識別障礙物位置

自定義避障模式和二次開發(fā)避障模式可選

20Hz初始探測頻率，避障響應(yīng)更快

小體積，自帶安裝孔，可直接嵌入機器

內(nèi)部無旋轉(zhuǎn)部件，結(jié)構(gòu)可靠穩(wěn)定性一致

不產(chǎn)生回波干擾、地面不平等誤報現(xiàn)象

圖4 3D面陣定向避障激光雷達示意圖

圖5 自定義避障模式示意圖（圖中矩形區(qū)域）

自定義避障模式是專門為AGV避障應(yīng)用開發(fā)的模式。如圖5所示，該模式下，CE30 將會為AGV篩選出最關(guān)鍵的避障目標，也就是警戒區(qū)內(nèi)目標A，將此目標的距離信息提供給AGV?？筛鶕?jù)客戶需求定制避障區(qū)域。

圖6 二次開發(fā)避障模式（實際場景圖（上）和雷達拍攝的深度圖（中）及點云圖（下）對比）

二次開發(fā)避障模式是為AGV提供障礙物的點云圖，以此“描繪”出障礙物的大致輪廓。在預(yù)設(shè)情況下，CE30會輸出一幅深度圖和與之對應(yīng)的每一個像素信號強度數(shù)據(jù)。深度圖中每個像素的深度值表示該像素對應(yīng)探測點到雷達前表面的投影距離。如圖6所示，分別展示了普通灰度相機拍攝的實際場景圖（上）、 同一位置 CE30拍攝的深度圖（中）和根據(jù)深度數(shù)據(jù)繪制的點云圖（下，從略高于 CE30位置觀察）。

02、激光雷達在AGV及倉儲應(yīng)用案例

倉儲AGV避障

將一個CE30激光雷達安裝在倉儲AGV的正前方，實時監(jiān)測前方障礙物，控制AGV減速或剎車，輔助其快速存取貨、智能搬運等功能。

方案優(yōu)勢：支持多機協(xié)作，可抗倉庫中環(huán)境光的干擾，結(jié)構(gòu)不易損壞，可靠穩(wěn)定。

倉儲叉車避障

將TFmini-Plus安裝在叉車叉腳正前方，識別前方障礙物距離信息反饋給叉車，叉車系統(tǒng)進行處理后，進行防撞或輔助定位托盤位置。

方案優(yōu)勢：工控行業(yè)深耕時間長，針對客戶非標定制，匹配度高，在低成本避障方向，性價比高。

立體倉庫避障

將兩個TFmini Plus分別安裝在智能穿梭車的前后方，實時監(jiān)測前后方障礙物及距離信息，控制小車減速或急停，從而實現(xiàn)存取貨、搬運、避障等功能。

方案優(yōu)勢：可直接安裝在小車上，安裝便捷，快速調(diào)試，性價比高，避障精準。

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