AGV百科全书
AGV是(自动导引车)的缩写，意思是自动导向运输车。是指装有电磁或光学自动导向装置，能沿规定的导向路径行驶，具有安全防护和运输车辆的各种功能的运输车辆。
图1 AGV激光导航示意图
在AGV发展的早期，电磁导航和磁带导航是AGV的主要方式。这种AGV导航稳定、可靠、经济、实用，但也有以下缺点：
1、电磁导航需要建设地面槽，然后回填破坏原有地面完整性。
2、磁带导航需要贴在地面上，后期容易被其他车辆和人员碾压破坏。
3、后期工艺需要修改AGV线路，需要重新施工和铺设(增加成本)。
4、整个车间的审美并不完美。
在这种历史背景下，在AGV电磁导航和磁带导航的基础上，迫切需要另一种新的AGV导航方法来解决电磁/磁带导航的可扩展性问题。
Q1:如何开发AGV定位导航传感器？
首先，人们想到的是有没有类似GPS的技术的定位系统，可以在室内使用，定位精度在毫米级。上世纪七八十年代，随着激光技术的不断发展，激光测距的精度逐渐提高。人们开始尝试用激光作为测量和定位，经过不断的实验努力，成功研制出二维激光扫描仪。
激光安全等级的分类(IEC标准)
1类
1类激光是低能激光，非常安全，可以避免一切静电危害，没有生物伤害。在任何情况下，激光都不会伤害人体或皮肤。因此，1类激光传感器除了激光等级标签外，不需要采取其他安全防护措施。
图2二维激光扫描仪
二维激光扫描仪
二维激光扫描仪是一种利用时间飞行原理测量目标尺寸和形状的仪器。二维激光扫描仪的测量系统基于激光测距原理。通过旋转光学元件形成二维扫描面，从而实现面积扫描和轮廓测量的功能。二维激光扫描仪产品广泛应用于防撞、测量、导航、安全等领域。如AGV导航、设备防撞、车型检测、敏感区域保护等。
1文章2D激光扫描仪工作原理动画
反射式激光导航
图3 AGV激光扫描仪工作原理图
激光扫描器
反射镜的激光导航是通过激光发射器连续发射激光脉冲，旋转机构以一定的角度间隔(角度分辨率)向扫描角度内的各个方向发射激光脉冲，形成基于径向坐标的二维扫描面。激光雷达通过识别扫描范围内物体的表面反射率来识别激光反射器的位置信息(X，Y)，然后通过至少三个反射器计算激光雷达所在AGV的位置和姿态信息(X，Y，a)。
Q2:为什么激光扫描仪需要反射镜？
反射器的内部原理
反射器的内部原理
反射器内部是三棱镜结构，同样可以反射入射光。反光板的反射率远大于普通物体。因此，激光器可以通过表面反射率的差异来识别反射器和目标。
问题AGV反射器有几种？
图4反射器(平面、圆柱形)
平的
反射镜
圆柱形的
反射镜
反射器数量
更大的
较少的
在反射器后面使用镜面反射表面，如窗户或钢板
可能的
从不*
最适合在外角使用
不
是
反射器方位角计算的重要边缘
对吧
对吧
左边的
增加
“简单”
“努力”
*圆柱形反射器后面有反射表面可能会导致AGV导航传感器检测到错误的反射器。如下图。
图5反射壁面引起的异常示意图
Q4:AGV如何通过反光板定位？
一个
获取反射镜的坐标
测量反射器的位置
AGV要想用反射镜作为导航的参照物，首先要获取反射镜在现场的坐标。目前市场上的二维激光导航扫描仪都具有测量野外车间部署的反射镜位置坐标的计算功能。AGV专业人员只需在指定位置对AGV车辆进行测量，利用二维激光扫描仪的360度旋转扫描功能，即可获得当前环境下所有反射器的位置信息。
通过特定的软件对获取的反射镜位置信息进行调整、旋转和编辑，使反射镜信息与车间布局一致。
编译处理后的反射镜坐标信息，并将其下载到AGV控制器(有些品牌需要下载到2D激光导航传感器)。
2
定位和导航
定位和导航
AGV测量现场反射镜的位置数据后，激光扫描仪通过旋转测量获得扫描仪与每个反射镜之间的距离值，至少三个反射镜距离值，并通过三角测量计算激光扫描仪的当前坐标位置。
AGV导航定位算法-三角测量法。
文章激光导航在叉车上的应用
Q5:反光板的安装位置有什么要求？
一个
反射器的推荐安装
推荐方法：在90度范围内采用如上图所示展开的反射器。AGV可以实现最大定位。
不推荐：上述安装方式无法实现反射器在整个90度范围内的最佳覆盖。
2
双反射镜情况
双反射器是从激光扫描仪看到的具有相似角度的反射器，它们可以系统无法准确识别。这种情况叫做双反射器。
激光扫描仪在反射器上执行测量算法评估。只要双反射器之间的纵向深度至少为4m，激光扫描仪就可以在一定角度内分辨双反射器。在这种情况下，第一逆时针检测到的反射体是真实的反射体，而第二反射体可能是第一检测到的反射体的影子。
根据上述技术原理，如果AGV 的行走路线平行于墙壁(已经部署了反射器的地方)或者一排柱子(已经部署了发光面板的地方)，激光扫描仪可以分辨出一定重叠角度的反射器。当然，区分的前提是双反光板之间的距离在4米以上。
图6在当前位置，反射器A比反射器b好。
图7在当前位置，反射器B比反射器a好。
三
反射器探测距离
在AGV的应用中，可以在激光扫描仪的测量范围内检测到足够数量的真实反射体，可以将虚假反射体的影响降到最低。假反射镜是激光导航中的一个难题，因此在激光扫描仪有限的测量距离内有足够的反射镜是非常重要的。
将下列激光扫描仪的有效测量距离设置为25m。
图8圆柱形反射器的检测区域(检测270度)
图8检测平面反射器的区域(检测距离为25m)
从上图可以看出，平面反射镜在45度范围内最大可探测25m，60度最大可探测15m，75度最大可探测5m。
图9平面反射器测试区域(检测距离为70米)
某些品牌的激光扫描仪最大探测距离为70米，主要用于室外应用模式。探测距离设置得越长，激光扫描仪的灵敏度就越强，也就是对假反射物越敏感。距离1m的白墙的反射率相当于距离70m的反光板的反射率。所以激光扫描仪设置的越远，没有反光板的环境越苛刻，就越重要。
Q5:如何最优合理地安装反光板？
01
立柱安装反射器的原理
在柱子上安装两个反射器的原理：激光扫描仪可以不要同时在任何位置检测同一立柱上的两个反射器。为了确保两个反射器不能同时被检测到，最有效的方法是将两个反射器安装在彼此远离的地方。
推荐的安装方法(反射器背靠背安装)
图10不推荐安装方法(同时检测两个反射器)
02
圆柱形反射器和墙面
与平面反射器相比，柱面反射器通常需要较少的部署。在这两种情况下，最重要的是如何解决反射器的不对称展开。
AGV长距离行驶时，线路平行于部署反射器的墙壁(多个反射器形成的线路平行于墙壁)并靠近它。AGV行走路线与墙壁之间的最小距离必须大于0.7米.
用下面的公式，切记不要超过最大极限：dr 10 * dw，dw 20m。
其中包括：
DW:激光扫描仪距离墙壁(反射镜)0.7m。
大卫：反射器之间的距离。
我们建议最大部署是：
DR10*DW，Dr 20m
图11圆柱形反射镜展开示意图
03
平面反射器和墙面
45安装的优点是可以从一个方向看到反射器。
图12 45度反射镜安装部署方案一
在正常墙壁条件下，假反射器的风险很低，并且反射器Dmax之间的距离可以达到最近路径的距离D的5到6倍。在这个空间范围内，扫描仪可能无法扫描短距离内的任何反射体，那么沿墙导航就不会受到不利影响。
图12背靠背反射器安装部署方案2
该方案具有与方案1相同的特征。这种部署模式的优点是，扫描仪可以通过沿AGV线行走来远距离检测反射器。缺点是扫描仪到达反射器时具有盲区Db。
图13反射镜靠墙安装部署方案三
反射器与墙壁平行安装，每个反射器的探测范围有限。由于反射镜的特性，最大探测角度约为75度，有效探测范围为：
Dv=d*tan(75 )=3.7*d
图14不同角度的混合安装示例
立柱间距10m，AGV路径距离墙面2m，沿墙反射器间距10m左右。
图15在位置a检测到的反射器数量
图16在位置B检测到的反射器数量
图17在位置C检测到的反射器数量
04
圆柱形反射器和走廊
与平面反射器相比，圆柱形反射器的数量相对较少。但是布局不对称。
图18在走廊中部署圆柱形反射器的示例
图19在位置a检测到的反射器数量
图20在位置B检测到的反射器数量
图21在位置C检测到的反射器数量
05
平面反射器和走廊
反射器之间的距离是路径与墙壁之间距离的5倍，有些反射器是4倍或6倍，以防止反射器对称。
图22在走廊中部署平面反射器的示例
图23在位置a检测到的反射器数量
图24在位置a检测到的反射器数量
图25在位置c检测到的反射器数量
06
卸载站中反射器的部署
装卸站的布局对AGV的定位精度要求很高，因此在反射镜的布局设计中应科学、系统、有针对性地进行反射镜的布局。
图26反射器部署在站的周围(防止对称)
问题6:你能提供一个激光导航AGV的例子吗？
