自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（AGV）有很多種導(dǎo)航方式，比如磁條導(dǎo)航、磁釘導(dǎo)航、色帶導(dǎo)航、二維碼導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、視覺(jué)自然導(dǎo)航等。其中磁條導(dǎo)航最為常見(jiàn)，因?yàn)锳GV的整個(gè)行駛路徑都有磁條提供連續(xù)的導(dǎo)航信息，所以使用簡(jiǎn)單、安全性高。缺點(diǎn)是磁條因被碾軋或腐蝕而損壞，不易于維護(hù)。色帶導(dǎo)航與磁條導(dǎo)航有類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)，但是和二維碼導(dǎo)航一樣都屬于視覺(jué)類(lèi)導(dǎo)航，對(duì)應(yīng)用環(huán)境有較高要求。需要始終保持色帶和二維碼清晰、整潔，所以也不易維護(hù)。激光導(dǎo)航通過(guò)激光雷達(dá)探測(cè)地形的方式獲取整個(gè)工作環(huán)境的地圖，可以自主規(guī)劃路線(xiàn)，有較高的靈活性和易維護(hù)性。但是成本較高，技術(shù)難度大。磁釘導(dǎo)航方案是用磁釘來(lái)替代磁條為AGV行駛提供導(dǎo)航信息，相比磁條不容易損壞，相比二維碼和色帶導(dǎo)航對(duì)環(huán)境要求低，相比激光成本很低，雖然磁釘導(dǎo)航有很多優(yōu)點(diǎn)，但是相對(duì)于磁條導(dǎo)航，使用上仍然比磁條導(dǎo)航要復(fù)雜。下面我們就介紹一下蘇州曼普拉斯傳感器科技有限公司提供的磁釘導(dǎo)航方案及原理。

磁釘導(dǎo)航和磁條導(dǎo)航一樣都需要磁導(dǎo)航傳感器來(lái)定位AGV相對(duì)于路徑的左右偏差。由于磁釘導(dǎo)航不可能像磁條一樣連續(xù)鋪設(shè)，而且為了方便鋪設(shè)和維護(hù)一般相鄰兩個(gè)磁釘?shù)拈g距至少達(dá)到1米以上。這樣AGV在磁釘與磁釘之間就失去了導(dǎo)航信息（簡(jiǎn)稱(chēng)盲區(qū)），在盲區(qū)運(yùn)行是不可預(yù)料和不安全的。因此磁釘導(dǎo)航和二維碼導(dǎo)航一樣需要采用角度傳感器來(lái)為AGV提供航向角度，引導(dǎo)AGV正確運(yùn)行在磁釘與磁釘之間。如下圖1所示：

圖1

如上圖所示，如果角度傳感器提供的航向角度始終準(zhǔn)確，加上電機(jī)的良好控制，磁釘?shù)拈g距可以做到更大，可以大大減少磁釘鋪設(shè)和維護(hù)的難度，而且還美觀(guān)。但是角度傳感器，也就是慣性導(dǎo)航模塊因?yàn)?a href="http://hljzzgx.com/tags/陀螺儀/" target="_blank">陀螺儀的特點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生積累誤差，沒(méi)辦法做到始終準(zhǔn)確。慣性導(dǎo)航模塊所提供的航向角度信息是通過(guò)陀螺儀得到角速度Rt，然后角速度對(duì)時(shí)間t積分得到累積的角度g，如下：

陀螺儀輸出的角速度因性能差異而存在不同程度的漂移誤差或者噪聲，其誤差和噪聲也是隨時(shí)間而積累的。尤其是考慮成本的情況下采用高性?xún)r(jià)比的陀螺儀，因此陀螺儀帶來(lái)的角度誤差在AGV整個(gè)的運(yùn)行周期內(nèi)不可能忽略的，否則AGV可能因?yàn)榻嵌日`差跑偏出軌而無(wú)法到達(dá)下一個(gè)磁釘。所以AGV的整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)是需要不斷對(duì)角度傳感器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。如何進(jìn)行補(bǔ)償呢？需要借助磁導(dǎo)航傳感器的輔助，此時(shí)磁釘?shù)匿佋O(shè)間距和磁導(dǎo)航傳感器的安裝位置需要特殊對(duì)應(yīng)。具體如下圖2所示：

圖2

如上圖所示，相比圖1的導(dǎo)航方案，圖2的方案增加了1個(gè)高精度磁導(dǎo)航傳感器。同時(shí)路徑上鋪設(shè)的磁釘不單單用于AGV循跡，多了對(duì)角度傳感器補(bǔ)償?shù)墓δ?。具有角度補(bǔ)償功能的磁釘鋪設(shè)間距必須與磁導(dǎo)航傳感器的安裝間距大致相同，也就是說(shuō)當(dāng)AGV經(jīng)過(guò)這種磁釘時(shí)，磁導(dǎo)航傳感器A和B分別同時(shí)位于磁釘A和B的磁場(chǎng)上方。此時(shí)若AGV小車(chē)實(shí)際的航向角度為H1，角度傳感器輸出的航向角為H，磁導(dǎo)航傳感器A在磁釘A的輸出偏距是LA，磁導(dǎo)航傳感器B在磁釘B的輸出偏距是LB，如下圖3所示：

圖3

此時(shí)根據(jù)勾股定理和反三角函數(shù)公式即可得知AGV經(jīng)過(guò)A、B上方時(shí)實(shí)際航向與路徑的夾角φ（假設(shè)路徑正前方航向角為0，φ即AGV實(shí)際航向角H1）為：

由此可知角度傳感器的誤差H?為：

每當(dāng)AGV經(jīng)過(guò)具有角度補(bǔ)償功能的磁釘時(shí)，角度傳感器就會(huì)被消除誤差，為AGV接下來(lái)的行進(jìn)提供持續(xù)相對(duì)準(zhǔn)確的導(dǎo)航，不至于長(zhǎng)時(shí)間的角度誤差累積而導(dǎo)致AGV出軌。由公式（2）可以看出，LB和 LA的精度（即磁導(dǎo)航傳感器的輸出精度）直接決定了最終角度傳感器的誤差補(bǔ)償精度。如果傳統(tǒng)點(diǎn)陣式的10 mm精度的磁導(dǎo)航傳感器，這個(gè)誤差就很大了，反而會(huì)導(dǎo)致角度傳感器得到錯(cuò)誤的補(bǔ)償。蘇州曼普拉斯傳感科技有限公司推出的數(shù)字型磁導(dǎo)航傳感器MPMGS200-F01, 輸出精度達(dá)到1mm, 非常適用于AGV磁釘導(dǎo)航。更高的輸出精度帶來(lái)更可靠的磁釘導(dǎo)航解決方案。1mm精度的磁導(dǎo)航傳感器不僅能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)，降低了對(duì)角度傳感器的性能要求。

綜上所述，AGV磁釘導(dǎo)航方案中，AGV行進(jìn)的導(dǎo)航并非完全靠磁釘和磁導(dǎo)航傳感器的引導(dǎo)，還需要與角度傳感器相互配合使用，針對(duì)磁釘導(dǎo)航方案曼普拉斯傳感科技推出了高性?xún)r(jià)比的專(zhuān)用慣導(dǎo)傳感器MPI204A。如果路徑復(fù)雜或者過(guò)長(zhǎng)，可以考慮整個(gè)路徑中多鋪設(shè)具有角度補(bǔ)償功能的磁釘（必須成對(duì)出現(xiàn)）。如果路徑簡(jiǎn)單或者較短，又或者角度傳感器性能很好，那么整個(gè)路徑只需要鋪設(shè)一對(duì)具有角度補(bǔ)償功能的磁釘即可，視實(shí)際情況而定。