南京如歌電子科技有限公司引進美國先進的雷達測距技術用于AGV定位與導航。5D機器人出品的P440超寬帶測距雷達具有測距精度高、工作穩定可靠、抗多徑抗干擾、對環境適應性好等突出優點,在大多數場合下可以替代激光雷達加反射板的定位導航方式。
原理架構
P440測距模塊是成對工作的,一對模塊通過雙向飛行時間測距獲取彼此間的點對點距離。實際應用時,在基礎結構上安裝模塊做為參照節點,在AGV 上安裝模塊做為移動節點,通過連續的三角幾何運算和其它輔助算法來實現AGV 的導航。其中,AGV 上的模塊的作用相當于激光雷達,而基礎結構上的模塊的作用相當于反光板。如果在 AGV 上安裝兩個模塊,還可以通過計算獲取 AGV的姿態信息。P440 測距模塊的測距精度和準度都可以達到 2 厘米以內,經過算法優化后可達毫米級,滿足大多數應用的精度要求。
無論是室內或室外,通過在高處布設少數基站,即可覆蓋數萬平方米的區域。
系統優勢
相對于激光反射的定位導航方式,采用P440測距技術進行定位導航的優點主要體現在:
1、室外優勢明顯:P440測距雷達測距距離可達 300 米甚至更遠,不受光線影響。而在室外部署安裝激光反光板都比較困難,經濟型的激光雷達測距距離有限。
2、性價比高:工業級的激光雷達價格昂貴,而 P440 測距雷達的價格只有激光雷達的1/3~1/2。
3、工作不受煙霧、粉塵、雨雪、沙塵、強光等因素影響:
在電磁波譜中,微波的頻率遠遠低于光波,所以微波的穿透性能要遠遠優于光波。采用自動化搬運可以避免工人在惡劣多塵危害健康的環境中工作,而傳統的激光導航方式在這類環境中又無法施展拳腳,從這個意義上講,微波技術比激光技術具有天然和本征的優勢。
4、安裝調試簡單:無論是激光雷達所需的反光板,亦或其他如磁釘等方式,施工與維護的時間成本都是極高的。超寬帶模塊的安裝簡單易行,不需要調試和校準,系統自動計算參照節點之間的相對位置。
實驗器材:基于激光雷達導航的AGV一臺、P440超寬帶定位系統一套、筆記本電腦兩臺
測試目的:觀察P440模塊在常規工廠環境下對AGV的定位能力,并與現有的激光雷達系統進行對比
測試方法:在區域內選取若干點,獲取并記錄下兩套系統給出的坐標。后期進行數據處理時,算出相鄰兩點的間距。
測試數據:如下表——
坐標 |
|
兩點距離 |
|
距離差值(mm) |
|||||
激光(mm) |
|
P440(m) |
|
|
|||||
x1 |
y1 |
|
x2 |
y2 |
|
激光(m) |
P440(m) |
|
|
-11440 |
1900 |
|
12.957 |
3.889 |
|
空省 |
空省 |
|
|
-11080 |
-907 |
|
13.175 |
1.03 |
|
2.829990989 |
2.867299252 |
|
-37.30826252 |
-5510 |
-660 |
|
18.772 |
1.06 |
|
5.575473881 |
5.5970804 |
|
-21.60651843 |
1470 |
3070 |
|
25.935 |
4.448 |
|
7.914120292 |
7.923831964 |
|
-9.71167216 |
-8728 |
2819 |
|
15.731 |
4.688 |
|
10.20108842 |
10.20682203 |
|
-5.733610026 |
-12588 |
-55 |
|
11.742 |
1.988 |
|
4.812429324 |
4.816858001 |
|
-4.428676657 |
4340 |
1246 |
|
28.718 |
2.512 |
|
16.97792051 |
16.98408526 |
|
-6.1647419 |
-1478 |
-3250 |
|
22.67 |
-1.685 |
|
7.352764106 |
7.361597177 |
|
-8.83307114 |
-2390 |
5872 |
|
22.22 |
7.445 |
|
9.167476643 |
9.141083087 |
|
26.39355619 |
-1235 |
9635 |
|
23.49 |
11.139 |
|
3.936266505 |
3.906217608 |
|
30.04889734 |
-3443 |
5420 |
|
21.142 |
7.033 |
|
4.758307367 |
4.729940803 |
|
28.36656411 |
4919 |
4166 |
|
29.404 |
5.352 |
|
8.455504716 |
8.431275408 |
|
24.22930819 |
測試結論:在實際的應用環境中,P440超寬帶微波測距導航技術能夠勝任高精度定位導航工作,不僅在精度上能夠接近毫米級,在鋪設以及維護上更是具有獨特的便利優勢。現場布設基站數量為4,覆蓋范圍為單個廠房整片區域。在未放置激光反光板的角落區域,激光雷達完全失效,而此時遠處的P440基站依然能夠對AGV進行有效定位。
以下是測試現場部分照片:
公司致力于采用超寬帶(Ultra Wide Band,簡稱UWB)射頻技術和近場電磁測距(Near Field Electromagnetic Ranging,簡稱NFER)技術為軌道交通安全和調度、無人駕駛車輛(Automated Guided Vehicle,簡稱AGV)和無人機、移動機器人、大壩施工監測、動車檢修、工廠自動化等工業工程領域提供高精度和高可靠性測距、定位、導航和避障解決方案。
由此衍生的技術還可用于倉庫叉車安全警戒和監控、反恐訓練、體育運動和演藝舞臺布置以及由此產生的大數據管理,從而有效地提高訓練水平和質量,保障生產安全。
公司與包括中國科學院和多所著名大學在內的科研和教學機構建立了緊密的合作關系,不斷開拓相關技術的應用領域,希望能夠為各行各業的人們打造一個更加安全、舒適和便利的生產生活環境,為中國的“物聯網”構建添磚加瓦做出自己的貢獻。
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