近期，某汽車(chē)廠商的招標(biāo)文件顯示，一個(gè)近2500臺(tái)貨架搬運(yùn)AGV集采項(xiàng)目，對(duì)導(dǎo)航方式的技術(shù)要求提及視覺(jué)紋理導(dǎo)航。
什么是視覺(jué)紋理導(dǎo)航？
視覺(jué)紋理導(dǎo)航屬于視覺(jué)導(dǎo)航（V-SLAM技術(shù)）的范疇之一，通過(guò)AGV車(chē)載視覺(jué)傳感器獲取運(yùn)行區(qū)域周的圖像信息來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的方法。硬件上需要下視攝像頭，補(bǔ)光燈和遮光罩等來(lái)支持該種導(dǎo)航方式的實(shí)現(xiàn)，利用豐富的紋理信息，基于相位相關(guān)法和非均勻傅里葉變換來(lái)計(jì)算出兩圖間的位移和旋轉(zhuǎn)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)圖像匹配，生成路徑地圖；從環(huán)境中獲取海量的、富于冗余的紋理信息，擁有超強(qiáng)的場(chǎng)景辨識(shí)能力，是全新的無(wú)軌導(dǎo)航技術(shù)路線。
紋理導(dǎo)航算法首先對(duì)相機(jī)采集的圖像進(jìn)行視覺(jué)特征提取，這里的視覺(jué)特征主要指點(diǎn)、線及結(jié)構(gòu)特征等；然后，算法會(huì)將提取得到的特征與導(dǎo)航地圖庫(kù)中的特征進(jìn)行匹配、篩選，得到地圖庫(kù)中對(duì)應(yīng)的匹配特征，根據(jù)兩對(duì)特征的相互映射、轉(zhuǎn)換關(guān)系解算實(shí)時(shí)全局位姿，完成AGV設(shè)備的導(dǎo)航定位。
視覺(jué)紋理導(dǎo)航在視野被部分遮擋/污染，甚至大半部分遮擋/污染時(shí)，仍然能夠提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航定位信息，具有更強(qiáng)的魯棒性。
在場(chǎng)地長(zhǎng)時(shí)間使用，積灰、污損嚴(yán)重的情況下，紋理導(dǎo)航可以根據(jù)單幀圖像的匹配情況，自行判斷是否需要進(jìn)行地圖庫(kù)的特征更新，以適應(yīng)地面環(huán)境的漸變，從而減少人工介入場(chǎng)地維護(hù)的頻率。
針對(duì)本身沒(méi)有視覺(jué)特征的場(chǎng)地，可以使用定制化的紋理碼解決方案。該方案能夠自動(dòng)生成地圖特征庫(kù)，并定制指定顏色的紋理特征碼，使碼與環(huán)境地面融為一體，從視覺(jué)上減少場(chǎng)地中紋理碼的存在感，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)地美觀與高精度導(dǎo)航的融合。
視覺(jué)紋理導(dǎo)航在視野被部分遮擋/污染，甚至大半部分遮擋/污染時(shí)，仍然能夠提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航定位信息，具有更強(qiáng)的魯棒性。
在場(chǎng)地長(zhǎng)時(shí)間使用，積灰、污損嚴(yán)重的情況下，紋理導(dǎo)航可以根據(jù)單幀圖像的匹配情況，自行判斷是否需要進(jìn)行地圖庫(kù)的特征更新，以適應(yīng)地面環(huán)境的漸變，從而減少人工介入場(chǎng)地維護(hù)的頻率。
針對(duì)本身沒(méi)有視覺(jué)特征的場(chǎng)地，可以使用定制化的紋理碼解決方案。該方案能夠自動(dòng)生成地圖特征庫(kù)，并定制指定顏色的紋理特征碼，使碼與環(huán)境地面融為一體，從視覺(jué)上減少場(chǎng)地中紋理碼的存在感，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)地美觀與高精度導(dǎo)航的融合。
視覺(jué)紋理導(dǎo)航目前應(yīng)用如何？
2019年新松機(jī)器人為國(guó)內(nèi)某知名車(chē)企在總裝車(chē)間的儀表線、電池線、門(mén)段揀選線等產(chǎn)線提供數(shù)十臺(tái)物流配送AGV。項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中，原定選用的是激光SLAM導(dǎo)航，由于部分生產(chǎn)線邊特征點(diǎn)不明顯，環(huán)境特征變化太多，導(dǎo)致SLAM導(dǎo)航精度不高，定位不準(zhǔn)，影響了使用效率。經(jīng)過(guò)分析后，新松輔以紋理導(dǎo)航解決了因局部區(qū)域特征變化較大而產(chǎn)生的問(wèn)題。在特殊路段，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地面紋理的拍攝，與AGV本體已有紋理模型構(gòu)圖進(jìn)行比對(duì)，從而確定精確位置，提高了現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)航精度和定位精度，滿(mǎn)足了客戶(hù)的使用效率要求。
合肥井松為上汽通用東岳打造的倉(cāng)儲(chǔ)項(xiàng)目，整個(gè)倉(cāng)庫(kù)共有貨架956個(gè)，每個(gè)貨架5層，可以存放料箱34416個(gè)，貨物種類(lèi)與吞吐流量極為龐大。井松為倉(cāng)庫(kù)布置了21臺(tái)視覺(jué)紋理導(dǎo)航機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化搬運(yùn)，通過(guò)中央調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行智能分析，合理調(diào)配每一臺(tái)機(jī)器人完成各種物料的進(jìn)出。
此外，怡豐機(jī)器人在珠海格力與杭州富士康項(xiàng)目中也使用了該導(dǎo)航技術(shù)
?？禉C(jī)器人為博世華域轉(zhuǎn)向首創(chuàng)Smart Log項(xiàng)目，于2019年開(kāi)始前期籌備和規(guī)劃設(shè)計(jì)；致力于打造全場(chǎng)景、全連接、全過(guò)程整體集成的，端到端 精益、敏捷、智慧供應(yīng)鏈。項(xiàng)目于2020年3月開(kāi)始落地實(shí)施，并于2021年3月正式上線運(yùn)行。項(xiàng)目分三期投入?？禉C(jī)器人潛伏及叉取AMR，作業(yè)范圍覆蓋南京工廠的生產(chǎn)車(chē)間、原材料倉(cāng)庫(kù)、成品倉(cāng)庫(kù)，涉及物流中心原材料的存儲(chǔ)、質(zhì)檢、翻包、分揀、配送及成品配送、存儲(chǔ)等全流程業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)RCS-2000與用戶(hù)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)WMS的對(duì)接，全程產(chǎn)線無(wú)縫切換，滿(mǎn)足南京工廠智能化物料搬運(yùn)與精益化生產(chǎn)管理需求。
在某光伏行業(yè)的物料搬運(yùn)流程中，華睿科技AGV將激光導(dǎo)航和視覺(jué)紋理導(dǎo)航相結(jié)合，充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境下的高執(zhí)行效率和高定位精度。現(xiàn)場(chǎng)日均搬運(yùn)任務(wù)多達(dá)15000+，24小時(shí)全天候運(yùn)行，設(shè)備已穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月，AGV紋理導(dǎo)航的穩(wěn)定性、可靠性經(jīng)過(guò)了充分的考驗(yàn)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期測(cè)試，設(shè)備的運(yùn)行、對(duì)接精度也達(dá)到了毫米級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。
視覺(jué)紋理導(dǎo)航專(zhuān)利情況如何？
新戰(zhàn)略移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所通過(guò)專(zhuān)利檢索發(fā)現(xiàn)，目前該導(dǎo)航方式為發(fā)明專(zhuān)利，主要專(zhuān)利人為合肥井松自動(dòng)化科技有限公司與上海懶書(shū)智能科技有限公司所有，發(fā)明人均為劉詩(shī)聰。
視覺(jué)紋理導(dǎo)航市場(chǎng)主要玩家？
視覺(jué)紋理導(dǎo)航是最近幾年年才被提及的技術(shù)，也落地了不少項(xiàng)目，視覺(jué)紋理導(dǎo)航的精準(zhǔn)性與經(jīng)濟(jì)性是其主要的優(yōu)勢(shì)，在具備合適的地面情況下，紋理導(dǎo)航不失為一種選擇方案。
AGV的發(fā)展過(guò)程中，對(duì)車(chē)輛以及執(zhí)行部件的定位精度要求也越來(lái)越高。雖然用于自動(dòng)化流水線的視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)，可以做到0.1mm的定位精度，但基于無(wú)固定參照的視覺(jué)導(dǎo)航AGV，其定位精度往往不高（純視覺(jué)導(dǎo)航）。此外，視覺(jué)導(dǎo)航對(duì)光的依賴(lài)程度高，在暗處或者一些無(wú)紋理區(qū)域需要借助輔助傳感器。
