SLAM导航技术原理

经过这几年的快速发展，AGV、叉车AGV等已经是自动化行业众所周知的了。从2015年受宠的磁条导航、磁钉导航、惯性导航（二维码），到现在流行的激光导航，短短几年时间，AGV导航技术快速迭代发展。其中激光无轨导航因为不需要在地面铺设磁条、标志物而大受欢迎，激光无轨导航分为反射板导航和基于环境自然导航。

反射板导航原理相对简单一些。在叉车AGV行驶路线周围一定距离间隔位置布置反射板，叉车AGV上的激光扫描仪发射激光束，同时采集由反射板反射回来的激光束。根据反射回来的多个激光束数据可以确定叉车AGV在环境中当前的位置和航向，并配合运动控制器，控制算法来实现叉车AGV的自动行驶。

国内现在大部分无人叉车AGV采用反射板导航的方式居多，采用的是SICK或者NDC的解决方案，缺乏核心技术，实现相同功能的前提下产品价格相对高一些（纯属个人见解）。当然也有不少AGV本体商自主研发导航技术，基于环境自然导航、视觉导航等，但是笔者自认为现阶段的视觉导航还不够可靠，落地有点难度（这里所说的视觉导航不是在地面贴二维码，在楼顶贴标志物的视觉导航），所以现阶段主要还是以激光导航为主，其中激光导航中基于环境自然导航方式必然是趋势（不需要任何的辅助定位标志，完成依靠使用环境来导航定位，够灵活，够方便)

深圳易行机器人有限公司（http://www.ego-robotics.com/）作为一家技术创新型企业，专注于无人叉车AGV改造方案的研发销售，为智能物流、自动化行业提供整套方案（导航系统、控制系统、中央调度系统和配套操作软件等）。易行机器人的无人叉车方案有两种：激光反射板导航、基于环境自然导航。其中激光反射板导航采用的是输出原始数据的激光头（价格便宜），配套自主研发的导航定位算法，实现无人叉车的导航驾驶。激光反射板导航方式已经很普遍的了，无论是自主研发的、SICK的还是NDC的，都能达到相同的功能效果，只是自主研发的性价比好一些而已。

下面笔者想给大家简单介绍介绍的是：基于环境自然导航激光叉车。基于环境自然导航与反射板导航系统共同集成于自主研发的运动控制器中，一套控制器兼容两种导航方式，多种选择，使叉车AGV适用各种生产环境。易行机器人目前的两款无人叉车AGV方案（激光反射板导航、基于环境自然导航）都经过了长期的模拟测试和小批量的客户现场使用，得到了很好的产品使用验证，达到小批量出货的成效。

优点如下：

1、基于环境自然导航，无需对客户现场环境做任何的改造

2、定位精度满足绝大部分物料搬运需求

3、配套相应的操作软件，易学易用

4、变更使用场景简单，客户自由操作

简单说说基于环境自然导航原理，让大伙有个概念：

所谓的环境自然导航、无反射板导航大概的原理都是一样的，基于SLAM的导航原理。SLAM（simultaneous localization and mapping）即同步定位与建图，指在未知的环境中，机器人通过自身所携带的内部传感器（编码器、IMU等）和外部传感器（激光传感器或者视觉传感器）来对自身进行定位，并在定位的基础上利用外部传感器获取的环境信息增量式的构建环境地图。

基于环境自然导航的激光导航叉车AGV中，机器人在运动过程中通过编码器结合IMU计算得到里程计信息，运用机器人的运动模型得到机器人的位姿初估计，然后通过机器人装载的激光传感器获取的激光数据结合观测模型（激光的扫描匹配）对机器人位姿进行精确修正，得到机器人的精确定位，最后在精确定位的基础上，将激光数据添加到栅格地图中，反复如此，机器人在环境中运动，最终完成整个场景地图的构建。

在完成场景地图构建后，需要在所构建的地图基础上进行基于地图的位置和路径规划来实现叉车AGV的导航。叉车AGV运动过程中，通过里程计信息结合激光传感器获取的激光数据与地图进行匹配，不断地实时获取AGV在地图中的精确位姿，同时，根据当前位置与任务目的地进行路径规划（动态路线或者固定路线，且每次的路线都略微不同），根据规划得到的轨迹给叉车AGV发送控制指令，使叉车AGV实现自动行驶。

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