一、激光引導的原理及特點

1.AGV引導方式簡介

目前，引導方式有很多種，但并非所有的方法都可以在AGV系統中應用，除了激光引導外，AGV通常還可以采用一下幾種引導方式：

(1)電磁引導

在AGV的行駛路徑上埋設金屬線，并加載引導頻率，其主要優點是引導線隱蔽，不易污染和破損，引導原理簡單，便于控制和通信，對聲光無干擾，缺點是靈活性差，改變或擴充路徑較麻煩，對引導線路附近的鐵磁物質有干擾，電線鋪設工作量大，維護困難。

(2)直接坐標引導

用定位塊將AGV的行駛區域分成若干坐標小塊，通過計數實現引導，其優點是可以實現路徑的修改，引導的可靠性好，對環境無特別要求，缺點是地面測量安裝復雜，工作量大，引導精度低。

(3)慣性引導

在AGV上裝有陀螺儀，根據陀螺儀的偏差進行導引，其主要優點是技術先進，準確度高，靈活性強，便于組合和兼容，適用領域廣，缺點是成本較高，維護保養等后續問題較難解決，地面也需要磁性塊作輔助定位。

(4)圖像識別引導

對AGV行駛區域的環境進行圖像識別，實現智能行駛，這是一種大有潛力的技術，但仍在研究中，可以想象，圖像識別技術與激光引導技術相結合將會為自動化工程提供意想不到的可能，如引導的可靠性，行駛的安全性。智能化的記憶識別等都將更加完美。

2.激光引導原理

激光引導是在九十年代中期開始采用的先進的引導方式，是除GPS外唯一不需要地面處理的引導方式，激光引導AGV小車采用激光掃描器和預先在AGV小車運行區域周圍布置好位置的反光板作為激光定位所需的基礎環境。激光引導AGV小車的導航系統有靜態位置計算模式和在運動狀態下持續動態位置的計算兩種計算模式，下面分別進行分析。

(1)AGV小車靜態位置計算模式：

當小車第一次進入系統，AGV小車的當前位置不知道時，要進行初始位置計算，通過比較一些已知反光板的已知方位，小車控制器中的導航模塊計算出小車的位置。

1)初始化靜態位置計算需要的條件：小車靜止;激光掃描器能找到至少三個的反光板的方位；反光板的位置已知。

2)初始化靜態位置計算的原則和方法：

①最后知道的位置優先

如在激光掃描器旋轉一周中捕捉到的小車方位與最后知道的期望方位相匹配，則這個位置就可作為當前位置，如果沒有儲存最后知道的位置或匹配發生錯誤，則采取下面的定位方法。

②采用激光定位算法

激光掃描器旋轉一圈，三個分布較好的方位被選擇，通過計算可確定出小車

       在坐標系統中的位置，如位置正確，則余下的大部分可測量的方位與已知的放光板相匹配。

反光板應放在操作區合適的位置處，并且放光板對AGV的運行路線來說應盡量呈三角形排列。

(2)AGV小車在運動狀態下持續動態位置計算模式

當初始化位置計算結束后，小車就開始運動，在運動的過程中，小車需要進行持續位置計算。下面采用位姿估算矯正法進行分析。這種估算法的數學運動模型是以“位姿估算”為基礎的。它利用小車當前運行的速度、轉向的角度、間隔時間等參數對下一位置進行估算，計算出的是相對于前一位置的新位置。

當小車進行完畢初始化位置計算，則導航模式自動切換到另外的操作模式——持續位置計算，當小車運動時采用這個模式，激光導航模塊將預期的假象位置與實際的小車位置到放光板的方位結合起來決定小車的位置。

通過從小車控制模塊傳來的當前小車的速度、轉向和測量的小車到放光板的方位，就可以計算小車的位置。作為首要條件，小車的最初X,Y位置必須知道，然后每50ms進行一次位置計算。

3.激光引導AVG的特點

激光引導是目前AGV系統中普遍采用的引導方式，根據它的引導原理，AGV小車在引導區中可自由行走并精確定位；在導航范圍內，小車的行走路徑可根據實際要求隨時改動，可充分發揮AGV的柔性，提高生產效率。有許多系統需要在現有的場地條件下進行，這時，激光引導AGV系統將會顯得尤為合適。

二、激光引導AGV控制系統簡介

AGV的控制系統主要可分為兩部分：地面控制系統和車載控制系統。

1.地面控制系統

即地面固定設備，主要負責任務的分配，車輛調度，交通管理，電池充電等功能。

2.車載控制系統

即車載移動設備，在收到上位系統的指令后，負責AGV的引導，路徑選擇，小車行走，裝卸操作等。

激光引導AGV系統的應用

1.AGV的操作方式與數量

在AGV系統的應用中，首先必須根據系統的總體要求確定AGV的操作方式與數量。AGV的操作方式應根據系統的實際情況和用戶需求具體設計，通常采用的操作方式有：叉車式，測叉式，牽引式等，在特殊情況下，同一系統可在不同的AGV上引用不同的操作方式；AGV的數量可根據系統要求的運輸能力，并通過仿真的結果確定。

2.AGV的安全防護

在AGV上，出聲光報警、機械防撞擋板外，還安裝了非接觸式的障礙物探測器，用來探測行駛路徑腎功能的障礙物，一般采用的形式有：光電探測，超聲波探測，激光掃描探測等。其中，激光掃描探測的可靠性和智能性最高，但成本臺的，而光電探測最簡單易用，但可能出現探測不到的盲區，因此，應根據AGV運行的環境來具體選用。

3.AGV的通信

   在激光引導AGV系統中采用的是無線數字通信，通信的頻帶應根據國家有關的規定選用。各臺AGV小車與系統的通信時“輪循”進行的。無線調制解調器的波特率確定了“輪循”通信的速度，從而限定了在該頻帶下所能控制AGV小車的最大數量。

4.AGV的路徑規劃及放射板布置

AGV的路徑規劃是系統的基礎，一般與系統的總體方案同時確定。在規劃時應充分考慮到AGV的實際數量，操作方式，車身條件，行走指標及場地的實際情況等因素，并盡可能使AGV的行駛路徑通暢無阻。

放射板的布置是系統安裝的第一步，應根據已確定的行駛區域進行安裝，安裝的數量應以“安全引導”，“確保定位”為原則。放射板過少將危害引導，過多也會影響AGV的定位精度。

5.AGV的任務管理及車輛調度

當需執行的命令多而沒有空閑的AGV時，上位控制計算機應將這些命令暫時儲存起來，然后按循序逐步完成，各種命令會有等級之分，等級高的將會優先執行，其中有些命令可能使必須立即執行的，如充電等。

上位控制計算機根據所需執行的任務，以及各臺小車所處的當前位置來優化車輛的分配，這種優化計算式連續進行的。當選擇了某臺AGV后，任務并沒有真正的分配給它，在它行駛期間，可能選擇更優化的AGV來完成此項任務。只有當AGV行駛到目標點的前一點時，才會真正得到此項任務。

小結: 激光引導AGV系統充分發揮了激光技術的優勢，使AGV行走過程從傳統的分段盲走后進行位置矯正上升到連續計算。因此，定位精度高，指標先進。AGV系統是集光、機、電、計算機于一體的高新技術，是柔性化、智能化程度極高的輸送系統，它已經成為企業自動化物料系統解決方案中的一個重要的組成部分。