Giới thiệu

Khi các cảng toàn cầu tiếp tục áp dụng tự động hóa, Xe dẫn hướng tự động (AGV) đã trở thành một phần quan trọng trong vận tải container. Chúng kết nối cần cẩu bờ, bãi container, nhà kho và hệ thống hậu cần, cho phép xử lý hàng hóa hiệu quả và không cần người lái.

Không giống như các nhà máy trong nhà, AGV ngoài trời hoạt động trong môi trường đầy thách thức, thường có mưa, sương mù, ánh nắng trực tiếp, phun muối và quãng đường di chuyển dài. Những điều kiện này đặt ra yêu cầu cao hơn nhiều về độ chính xác định vị, độ tin cậy điều hướng và độ ổn định của phương tiện.

Ngày nay, một số công nghệ điều hướng được sử dụng trong các cổng tự động, bao gồm điều hướng bằng laser, điều hướng bằng tầm nhìn, radar sóng milimet{0}}, GPS vi sai (DGPS), điều hướng FROG và điều hướng quán tính tích hợp. Mỗi giải pháp mang lại những lợi thế khác nhau về độ chính xác, chi phí triển khai, yêu cầu cơ sở hạ tầng và khả năng thích ứng với môi trường.

Bài viết này so sánh các công nghệ chủ đạo này và giải thích lý do tại sao dẫn đường quán tính tích hợp đã trở thành một trong những giải pháp được ưa chuộng cho AGV ngoài trời hiện đại.

Công nghệ điều hướng chính cho AGV ngoài trời

Điều hướng bằng tia laze

Điều hướng bằng laser là một trong những công nghệ định vị được sử dụng phổ biến nhất trong AGV công nghiệp. Các mục tiêu phản chiếu được lắp đặt xung quanh khu vực vận hành, trong khi máy quét laze gắn trên xe-liên tục phát hiện các mục tiêu này và tính toán vị trí của AGV thông qua phép đo tam giác.

Với độ chính xác định vị củatrong vòng 2mm, điều hướng bằng laser mang lại độ chính xác vượt trội và đã được áp dụng rộng rãi trong tự động hóa sản xuất và kho bãi.

Thuận lợi

Độ chính xác định vị trong vòng 2 mm

Công nghệ trưởng thành và đáng tin cậy

Sửa đổi tuyến đường linh hoạt

Hiệu suất lâu dài{0}}ổn định

Tuy nhiên, các thiết bị đầu cuối ngoài trời lớn đòi hỏi hàng nghìn tấm phản xạ, làm tăng chi phí lắp đặt và bảo trì. Các điều kiện thời tiết như mưa lớn, sương mù dày đặc và ánh nắng gắt cũng có thể làm giảm hiệu suất hệ thống.

Điều hướng tầm nhìn

Điều hướng bằng hình ảnh dựa trên máy ảnh công nghiệp và khả năng xử lý hình ảnh dựa trên AI{0}}để nhận dạng các đặc điểm môi trường và xác định vị trí của phương tiện.

Thay vì phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng vật lý, hệ thống xác định vạch kẻ đường, container, tòa nhà và các mốc khác thông qua SLAM trực quan và thuật toán khớp hình ảnh.

Thuận lợi

Độ chính xác định vị ở cấp độ centimet-

Yêu cầu cơ sở hạ tầng tối thiểu

Phát hiện chướng ngại vật đồng thời

Tính linh hoạt tuyệt vời cho môi trường phức tạp

Mặc dù điều hướng bằng tầm nhìn đại diện cho một hướng đi quan trọng trong tương lai nhưng nó đòi hỏi phần cứng máy tính mạnh mẽ và-máy ảnh chất lượng cao. Điều kiện ánh sáng và thời tiết cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của việc định vị.

Milimet-Điều hướng radar sóng

Radar sóng milimet-liên tục quét môi trường xung quanh và xác định các vật thể tham chiếu để ước tính vị trí phương tiện.

So với điều hướng bằng laser, radar hoạt động tốt hơn trong điều kiện mưa, sương mù và bụi bặm, khiến nó phù hợp với môi trường ngoài trời khắc nghiệt.

Thuận lợi

Định vị chính xác trong vòng 10 cm

Khả năng vượt qua mọi-thời tiết tuyệt vời

Khả năng chống lại sự can thiệp của môi trường mạnh mẽ

Hoạt động ngoài trời đáng tin cậy

Hạn chế chính là chi phí phần cứng radar và cơ sở hạ tầng hỗ trợ tương đối cao, hạn chế việc triển khai rộng rãi.

GPS vi phân (DGPS)

Định vị GPS tiêu chuẩn không thể đáp ứng yêu cầu chính xác của các cổng tự động vì sai số định vị thường lên tới vài mét.

DGPS cải thiện đáng kể hiệu suất định vị bằng cách sửa lỗi vệ tinh thông qua trạm tham chiếu cục bộ.

Thuận lợi

Độ chính xác định vị trong vòng 2 đến 5 cm

Triển khai nhanh

Cơ sở hạ tầng mặt đất tối thiểu

Thích hợp cho các thiết bị đầu cuối ngoài trời lớn

Do tín hiệu vệ tinh có thể bị chặn bởi cần cẩu, tòa nhà hoặc container xếp chồng lên nhau nên DGPS thường được kết hợp với dẫn đường quán tính để duy trì định vị liên tục.

ẾCH điều hướng

FROG (Free Ranging On Grid) được phát triển đặc biệt cho các bến container tự động.

Bộ tiếp sóng RFID được nhúng bên dưới mặt đường với khoảng cách khoảng2 mét. Mỗi khi AGV đi qua bộ phát đáp, vị trí của nó sẽ được điều chỉnh bằng thông tin vị trí được lưu trữ.

Hệ thống này đã được triển khai thành công tại một số cảng tự động, bao gồm cả Cảng Rotterdam.

Thuận lợi

Khoảng cách nút RFID khoảng 2 m

Định vị chính xác trong vòng 3 cm

Hoạt động lâu dài và{0}}ổn định

Khả năng thích ứng môi trường tuyệt vời

Nhược điểm chính của nó là khối lượng xây dựng mặt đất đáng kể cần thiết trong quá trình lắp đặt.

Điều hướng quán tính tích hợp

Hệ thống dẫn đường quán tính (INS) ban đầu được phát triển cho các ứng dụng hàng không vũ trụ. Bằng cách đo gia tốc và vận tốc góc thông qua con quay hồi chuyển và gia tốc kế, INS liên tục ước tính vị trí của xe.

Tuy nhiên, dẫn hướng quán tính thuần túy mắc phải các lỗi định vị tích lũy theo thời gian.

AGV ngoài trời hiện đại khắc phục hạn chế này bằng cách kết hợp điều hướng quán tính với điểm đánh dấu từ tính, RFID, bộ mã hóa bánh xe và hiệu chỉnh GNSS, tạo ra một hệ thống tổng hợp nhiều cảm biến có khả năng duy trì độ chính xác định vị cao trong thời gian hoạt động dài.

Thuận lợi

Độ chính xác định vị trong vòng 1 đến 3 cm

Cơ sở hạ tầng mặt đất tối thiểu

Khả năng thích ứng ngoài trời tuyệt vời

Yêu cầu bảo trì thấp

Lý tưởng cho việc vận chuyển đường dài

Đối với nhiều cổng tự động, điều hướng quán tính tích hợp mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa độ chính xác định vị, độ phức tạp kỹ thuật và chi phí triển khai.

So sánh các công nghệ định vị AGV ngoài trời

Không có công nghệ điều hướng duy nhất nào là lý tưởng cho mọi ứng dụng. Thay vào đó, các kỹ sư thường đánh giá độ chính xác của việc định vị, khả năng thích ứng với môi trường, chi phí lắp đặt và bảo trì dài hạn-trước khi chọn giải pháp.

Đối với các cổng tự động lớn, điều hướng quán tính tích hợp ngày càng trở nên hấp dẫn vì nó mang lại khả năng định vị-cm đáng tin cậy trong khi giảm thiểu các yêu cầu về cơ sở hạ tầng.

Cách dẫn đường quán tính tích hợp đạt được độ chính xác cao

Điều hướng quán tính hiện đại dựa trên sự kết hợp nhiều{0}}cảm biến thay vì IMU độc lập.

Một AGV ngoài trời điển hình kết hợp một số công nghệ cảm biến:

Cảm biến điều hướng từ tính có độ chính xác cao- giúp sửa các lỗi về hướng ngang và hướng.

IMU chứa con quay hồi chuyển và gia tốc kế để tính toán chính xác.

Bộ mã hóa bánh xe liên tục đo khoảng cách di chuyển và tốc độ xe.

Đầu đọc RFID xác định các điểm kiểm tra được xác định trước và hiệu chỉnh lại các lỗi định vị tích lũy.

Hoạt động cùng nhau, các cảm biến này cho phép định vị đáng tin cậy ngay cả khi hoạt động liên tục ở khoảng cách xa ngoài trời.

Hiệu suất điều hướng phụ thuộc vào hệ thống chuyển động

Các thuật toán điều hướng xác định AGV sẽ đi đâu, nhưng hệ thống chuyển động sẽ xác định liệu phương tiện có thể đi theo lộ trình đã định một cách chính xác hay không.

Trong các cảng tự động, AGV và máy kéo tự động hoạt động trong các điều kiện đòi hỏi khắt khe bao gồm tải trọng nặng, hoạt động liên tục, tiếp xúc với phun muối và tăng giảm tốc độ thường xuyên. Trong những điều kiện này, độ chính xác của tay lái, độ phân giải của bộ mã hóa và phản hồi của servo ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lặp lại định vị.

Plutools phát triển các giải pháp chuyển động tích hợp cho AGV, AMR, máy kéo kéo tự động và robot di động công nghiệp. Danh mục sản phẩm của công ty bao gồm bánh dẫn động AGV, bộ dẫn động lái, động cơ servo điện áp thấp, bộ truyền động servo và hệ thống điều khiển tích hợp.

Được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe trong nhà và ngoài trời, các giải pháp bánh dẫn động của Plutools kết hợp tính năng lái, lái, phanh và phản hồi có độ phân giải cao- vào các cụm nhỏ gọn, giúp cải thiện độ ổn định của xe, độ chính xác của việc theo dõi đường đi và hiệu suất điều hướng tổng thể trong các cổng tự động và các môi trường công nghiệp khác.

Phần kết luận

Công nghệ định vị AGV ngoài trời tiếp tục phát triển khi các cổng tự động đòi hỏi hiệu quả cao hơn và độ tin cậy vận hành cao hơn.

Điều hướng bằng laser mang lại độ chính xác vượt trội, DGPS cho phép triển khai-khu vực rộng hiệu quả, FROG đã chứng minh giá trị của mình trong các bến container tự động, trong khi điều hướng quán tính tích hợp kết hợp độ chính xác ở cấp độ centimet- với yêu cầu cơ sở hạ tầng thấp hơn và khả năng thích ứng ngoài trời tuyệt vời.

Khi công nghệ cảm biến, thuật toán AI, định vị RTK và hệ thống chuyển động thông minh tiếp tục được cải tiến, việc kết hợp nhiều-cảm biến sẽ vẫn là phương pháp tiếp cận chủ đạo cho-các AGV ngoài trời thế hệ tiếp theo, hỗ trợ các hoạt động tại cảng tự động an toàn hơn, thông minh hơn và hiệu quả hơn.