вступ

Оскільки світові порти продовжують використовувати автоматизацію, автоматизовані керовані транспортні засоби (AGV) стали важливою частиною контейнерних перевезень. Вони з’єднують причальні крани, контейнерні майданчики, склади та логістичні системи, забезпечуючи ефективну та безлюдну обробку вантажів.

На відміну від закритих заводів, зовнішні AGV працюють у складних умовах, де дощ, туман, прямі сонячні промені, соляні бризки та великі відстані є звичайним явищем. Ці умови висувають набагато вищі вимоги до точності позиціонування, надійності навігації та стійкості автомобіля.

Сьогодні в автоматизованих портах використовується кілька навігаційних технологій, зокрема лазерна навігація, навігація з візуалізацією, радар міліметрових-хвиль, диференціальний GPS (DGPS), навігація FROG та інтегрована інерціальна навігація. Кожне рішення пропонує різні переваги з точки зору точності, вартості розгортання, вимог до інфраструктури та адаптованості до середовища.

У цій статті порівнюються ці стандартні технології та пояснюється, чому інтегрована інерціальна навігація стала одним із кращих рішень для сучасних позашляховиків AGV.

Основні навігаційні технології для зовнішніх АГВ

Лазерна навігація

Лазерна навігація є однією з найпоширеніших технологій позиціонування, які використовуються в промислових AGV. Навколо робочої зони встановлено світловідбиваючі цілі, а лазерний сканер-на транспортному засобі постійно виявляє ці цілі та обчислює положення AGV за допомогою тріангуляції.

З точністю позиціонуванняв межах 2 мм, лазерна навігація забезпечує виняткову точність і широко використовується в автоматизації виробництва та складів.

Переваги

Точність позиціонування в межах 2 мм

Зріла та надійна технологія

Гнучка модифікація маршруту

Стабільна довгострокова-продуктивність

Однак для великих зовнішніх терміналів потрібні тисячі відбивачів, що збільшує витрати на встановлення та обслуговування. Погодні умови, такі як сильний дощ, густий туман і сильне сонячне світло, також можуть знизити продуктивність системи.

Vision Навігація

Vision navigation покладається на промислові камери та обробку зображень-на основі штучного інтелекту, щоб розпізнавати особливості навколишнього середовища та визначати положення автомобіля.

Замість того, щоб залежати від фізичної інфраструктури, система визначає дорожню розмітку, контейнери, будівлі та інші орієнтири за допомогою візуального SLAM і алгоритмів зіставлення зображень.

Переваги

Сантиметрова-точність позиціонування

Мінімальні вимоги до інфраструктури

Одночасне виявлення перешкод

Чудова гнучкість для складних середовищ

Хоча візуальна навігація є важливим напрямком майбутнього, вона вимагає потужного комп’ютерного обладнання та високо-якісних камер. Умови освітлення та погода також можуть впливати на точність позиціонування.

Радарна навігація на міліметрових-хвилях

Радар міліметрового-хвиль безперервно сканує навколишнє середовище та визначає контрольні об’єкти, щоб оцінити положення автомобіля.

Порівняно з лазерною навігацією, радар працює краще під час дощу, туману та пилу, що робить його придатним для суворих зовнішніх умов.

Переваги

Точність позиціонування в межах 10 см

Відмінна здатність-за будь-якої погоди

Сильна стійкість до впливу зовнішнього середовища

Надійна робота на відкритому повітрі

Головним недоліком є ​​відносно висока вартість радіолокаційного обладнання та допоміжної інфраструктури, що обмежує широке розгортання.

Диференціальний GPS (DGPS)

Стандартне позиціонування GPS не може задовольнити вимоги до точності автоматизованих портів, оскільки помилки позиціонування зазвичай досягають кількох метрів.

DGPS значно покращує продуктивність позиціонування, виправляючи супутникові помилки через локальну опорну станцію.

Переваги

Точність позиціонування від 2 до 5 см

Швидке розгортання

Мінімальна наземна інфраструктура

Підходить для великих зовнішніх терміналів

Оскільки супутникові сигнали можуть бути заблоковані кранами, будівлями або складеними контейнерами, DGPS часто поєднується з інерціальною навігацією для підтримки постійного позиціонування.

FROG Навігація

FROG (Free Ranging On Grid) був спеціально розроблений для автоматизованих контейнерних терміналів.

Транспондери RFID вбудовані під тротуар з інтервалами приблизно2 метри. Щоразу, коли AGV проходить над транспондером, його позиція коригується за допомогою збереженої інформації про місцезнаходження.

Система була успішно розгорнута в кількох автоматизованих портах, включаючи порт Роттердам.

Переваги

Відстань між вузлами RFID приблизно 2 м

Точність позиціонування в межах 3 см

Стабільна довго-робота

Відмінна адаптивність до навколишнього середовища

Основним недоліком є ​​значна кількість грунту, необхідна під час монтажу.

Інтегрована інерціальна навігація

Інерціальні навігаційні системи (INS) спочатку були розроблені для аерокосмічних застосувань. Вимірюючи прискорення та кутову швидкість за допомогою гіроскопів і акселерометрів, INS постійно оцінює положення автомобіля.

Проте чиста інерціальна навігація страждає від накопичених з часом помилок позиціонування.

Сучасні зовнішні AGV долають це обмеження, поєднуючи інерціальну навігацію з магнітними маркерами, RFID, кодерами коліс і корекцією GNSS, створюючи мульти{0}}систему з’єднання датчиків, здатну підтримувати високу точність позиціонування протягом тривалого періоду роботи.

Переваги

Точність позиціонування від 1 до 3 см

Мінімальна наземна інфраструктура

Відмінна адаптація на відкритому повітрі

Низькі вимоги до обслуговування

Ідеально підходить для-перевезень на далекі відстані

Для багатьох автоматизованих портів інтегрована інерціальна навігація пропонує найкращий баланс між точністю позиціонування, інженерною складністю та вартістю розгортання.

Порівняння зовнішніх навігаційних технологій AGV

Жодна навігаційна технологія не є ідеальною для кожного застосування. Натомість інженери зазвичай оцінюють точність позиціонування, адаптивність до навколишнього середовища, вартість встановлення та довго-термінове обслуговування, перш ніж вибрати рішення.

Для великих автоматизованих портів інтегрована інерціальна навігація стає все більш привабливою, оскільки забезпечує надійне позиціонування на сантиметр-рівні, мінімізуючи вимоги до інфраструктури.

Як інтегрована інерціальна навігація досягає високої точності

Сучасна інерціальна навігація базується на мульти{0}}сенсорному синтезі, а не на автономному IMU.

Типовий зовнішній AGV поєднує в собі кілька технологій датчиків:

Високоточні-магнітні навігаційні датчики для виправлення бічних і курсових помилок.

IMU, що містить гіроскопи та акселерометри для розрахунку мертвих.

Кодери коліс, які постійно вимірюють відстань і швидкість автомобіля.

Зчитувачі RFID, які визначають попередньо визначені контрольні точки та повторно калібрують накопичені помилки позиціонування.

Працюючи разом, ці датчики забезпечують надійне позиціонування навіть під час безперервної роботи на-великій відстані поза приміщенням.

Продуктивність навігації залежить від системи руху

Алгоритми навігації визначають, куди має рухатися AGV, але система руху визначає, чи зможе транспортний засіб точно слідувати запланованим шляхом.

В автоматизованих портах AGV та автономні буксирні тягачі працюють у складних умовах, які включають великі корисні навантаження, безперервну роботу, вплив соляних бризок, а також часті прискорення та уповільнення. За цих умов точність керування, роздільна здатність кодера та реакція сервоприводу безпосередньо впливають на повторюваність позиціонування.

Plutools розробляє комплексні рішення руху для AGV, AMR, автономних буксирних тягачів і промислових мобільних роботів. Асортимент продуктів компанії включає ведучі колеса AGV, блоки рульового керування, низько{1}}серводвигуни, сервоприводи та інтегровані системи керування.

Розроблені для вимогливих застосувань у приміщенні та на відкритому повітрі, рішення Plutools для ведучих коліс поєднують керування, водіння, гальмування та зворотний зв’язок із високою-роздільністю в компактних вузлах, допомагаючи покращити стабільність автомобіля, точність відстеження шляху та загальну продуктивність навігації в автоматизованих портах та інших промислових середовищах.

Висновок

Технологія зовнішньої навігації AGV продовжує розвиватися, оскільки автоматизовані порти вимагають вищої ефективності та більшої надійності роботи.

Лазерна навігація забезпечує виняткову точність, DGPS забезпечує ефективне-розгортання великої території, FROG довів свою цінність у автоматизованих контейнерних терміналах, тоді як інтегрована інерціальна навігація поєднує сантиметрову-точність рівня з нижчими вимогами до інфраструктури та чудовою адаптацією на відкритому повітрі.

Оскільки сенсорні технології, алгоритми штучного інтелекту, позиціонування RTK і інтелектуальні системи руху продовжують удосконалюватися, об’єднання кількох-датчиків залишатиметься основним підходом для-поколінь відкритих AGV, підтримуючи безпечніші, розумніші та ефективніші автоматизовані операції портів.