AGV小车的运动是怎么控制的呢？一文讲清导航与定位原理

项目背景

随着市场竞争加剧，越来越多服务与制造场景开始引入自动化设备。比如城市酒店引入的送餐机器人：外形像一台小车、可载多个餐盘，接到订单后自动驶向客人房间，通过传感器感知环境、避障、自动停车，电量不足时还会主动寻找电源充电。

这就是我们常说的 AGV 小车。AGV（Automated Guided Vehicle，自动导引运输车）是一种能够自主行驶、无需人工干预、按预设路径和程序自动搬运物品的无轨小车，由导航系统、控制系统、电力系统、机械系统等多个部分组成。

技术方案

AGV 如何定位与导航

AGV 可通过多种定位技术确定自身位置，实现准确导航：

• 激光传感器定位；
• 编码器定位；
• 超声波定位。

同时，AGV 通过无线通信与中央控制系统进行数据交换和指令下发，在工厂、仓库和物流场所内完成自动化运输与搬运任务。

AGV 通常采用电池供电，可按需调整速度和方向，承载不同重量与尺寸的物品，并具备避障和安全保护功能，广泛应用于制造业、物流业、医药行业、食品加工等行业。

四大主流导航方式

1. 激光导航

在 AGV 行驶路径周围安装位置精确的激光反射板，AGV 通过激光扫描器发射激光束，并采集反射板反射回来的激光，从而确定自身位置和航向，再通过连续的三角几何运算实现导引。

2. 视觉导航

AGV 在移动过程中通过摄像头拍摄地面纹理自动建图，再将运行中获取的地面纹理信息与自建地图进行配准对比，估算当前位姿实现定位。硬件上需要下视摄像头、补光灯和遮光罩支持，可利用丰富的地面纹理信息，基于相位相关法计算两图间的位移与旋转，再通过积分获取当前位置。

3. GPS 导航

通过卫星对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导，通常用于室外远距离场景，精度取决于卫星固定精度、数量以及控制对象周围环境等因素。

4. 惯性导航

在 AGV 上安装陀螺仪，获取移动机器人的三轴角速度和加速度，通过积分运算获取位姿信息，两种航位推算可以融合。行驶区域地面安装定位块，AGV 通过对陀螺仪偏差信号（角速率）的计算及地面定位块信号的采集，确定自身位置和航向，从而实现导引。

系统架构

单一导航方式的局限

每种定位导航技术都有自己的缺陷，实际场景中单一导航技术难以满足需求：

• 室外用惯性导航：精度不够；
• 激光、视觉导航：受环境影响大，系统容易出问题；
• 卫星单点定位：室外精度不够，室内定位不到。

因此，业界推荐 「北斗 RTK + UWB + 视觉」融合导航方案。

室外部分：北斗 + RTK

1. 北斗卫星系统：AGV 通过接收北斗卫星信号获取位置信息；
2. RTK 技术：对北斗信号进行实时差分处理，将定位精度提升至厘米级——通过在基准站和移动设备上同时采集卫星信号、计算两者误差，消除信号中的噪声和干扰；
3. 控制系统：收集并处理卫星数据，利用 RTK 进行精确位置计算，确定小车当前的位置和方向；
4. 激光 + 视觉融合导航：AGV 通过激光和摄像扫描周围障碍物，在完成既定线路的同时灵活走位。

室内部分：UWB 基站

在需要定位的室内场所，按 200 米间隔呈矩阵部署 UWB 基站，可为 AGV 提供 30–50cm 精度的位置信息，从而精准完成搬运任务。

作业控制与调度

解决位置问题后，就进入 AGV 的作业控制环节：

• AGV 通过管理监控计算机与主机通讯，接收指令、反馈任务信息；
• 通过无线网络系统按照一定规则执行搬运任务；
• 实现智能化交通管理和调度。

实施过程

部署要点

室外场景：

• 部署北斗基准站，AGV 加装 RTK 接收模块；
• 融合激光 + 视觉传感器实现避障与灵活走位；
• 控制系统完成厘米级位置解算。

室内场景：

• 按 200 米间隔矩阵部署 UWB 基站；
• 实现 30–50cm 精度定位，满足搬运任务要求。

调度层：

• 管理监控计算机下发任务、收集反馈；
• 无线网络实现多车协同与交通管理。

应用价值

北斗 RTK 融合定位让 AGV 在室外达到厘米级、室内达到亚米级的精准导航，能够高效、准确、灵活地应用于不同环境。

随着定位技术的成熟，AGV 将在不久的将来逐步代替人工作业，帮助企业提高生产效率、降低运营成本，是智能物流与智能制造的重要基础设施。

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