導入

世界の港が自動化を導入し続けるにつれて、無人搬送車 (AGV) はコンテナ輸送の重要な部分になっています。岸壁クレーン、コンテナヤード、倉庫、物流システムを接続し、効率的な無人荷役を可能にします。

屋内工場とは異なり、屋外 AGV は、雨、霧、直射日光、塩水噴霧、長距離移動が一般的である厳しい環境で動作します。このような状況では、測位精度、ナビゲーションの信頼性、車両の安定性に対してはるかに高い要求が課されます。

現在、自動化された港では、レーザー ナビゲーション、ビジョン ナビゲーション、ミリ波レーダー、ディファレンシャル GPS（DGPS）、FROG ナビゲーション、統合慣性ナビゲーションなど、いくつかのナビゲーション テクノロジーが使用されています。{0}}各ソリューションは、精度、展開コスト、インフラストラクチャ要件、環境適応性の点で異なる利点を提供します。

この記事では、これらの主流テクノロジーを比較し、統合型慣性ナビゲーションが最新の屋外 AGV にとって好ましいソリューションの 1 つになっている理由を説明します。

屋外AGVの主なナビゲーション技術

レーザーナビゲーション

レーザー ナビゲーションは、産業用 AGV で使用される最も確立された測位テクノロジの 1 つです。反射ターゲットが動作エリアの周囲に設置され、車両に搭載されたレーザー スキャナがこれらのターゲットを継続的に検出し、三角測量によって AGV の位置を計算します。-

位置決め精度2mm以内、レーザー ナビゲーションは優れた精度を実現し、製造および倉庫のオートメーションに広く採用されています。

利点

位置決め精度2mm以内

成熟した信頼性の高いテクノロジー

柔軟なルート変更

安定した長期的なパフォーマンス-

ただし、大型の屋外端末には何千もの反射板が必要となり、設置とメンテナンスのコストが増加します。大雨、濃霧、強い日差しなどの気象条件によっても、システムのパフォーマンスが低下する可能性があります。

ビジョンナビゲーション

ビジョン ナビゲーションは、産業用カメラと AI ベースの画像処理に依存して、環境の特徴を認識し、車両の位置を特定します。{0}

このシステムは、物理的なインフラストラクチャに依存するのではなく、視覚的な SLAM および画像マッチング アルゴリズムを通じて道路標示、コンテナ、建物、その他のランドマークを識別します。

利点

センチメートル-レベルの測位精度

最小限のインフラストラクチャ要件

障害物同時検知

複雑な環境に対応する優れた柔軟性

ビジョン ナビゲーションは重要な将来の方向性を示していますが、強力なコンピューティング ハードウェアと高品質のカメラが必要です。{0}照明条件や天候も測位精度に影響を与える可能性があります。

ミリ波レーダーナビゲーション

ミリ波レーダーは周囲の環境を継続的にスキャンし、基準物体を特定して車両の位置を推定します。

レーザーナビゲーションと比較して、レーダーは雨、霧、ほこりの多い条件下でより優れたパフォーマンスを発揮するため、過酷な屋外環境に適しています。

利点

位置決め精度は10cm以内

優れた全天候対応力-

環境干渉に対する強い耐性

屋外での信頼性の高い操作

主な欠点は、レーダー ハードウェアとそれをサポートするインフラストラクチャのコストが比較的高いことであり、広範な展開が制限されます。

ディファレンシャル GPS (DGPS)

標準的な GPS 測位では、測位誤差が通常数メートルに達するため、自動港湾の精度要件を満たすことができません。

DGPS は、ローカル基準局を通じて衛星誤差を修正することにより、測位パフォーマンスを大幅に向上させます。

利点

位置決め精度は2～5cm以内

迅速な導入

最小限の地上インフラ

大型の屋外端末にも対応

衛星信号はクレーン、建物、または積み重ねられたコンテナによってブロックされる可能性があるため、DGPS は継続的な測位を維持するために慣性航法と組み合わせられることがよくあります。

カエルのナビゲーション

FROG (Free Ranging On Grid) は、自動コンテナ ターミナル用に特別に開発されました。

RFID トランスポンダーは、およその間隔で舗装の下に埋め込まれます。2メートル。 AGV がトランスポンダーの上を通過するたびに、保存された位置情報を使用してその位置が補正されます。

このシステムは、ロッテルダム港を含むいくつかの自動港での導入に成功しています。

利点

RFIDノード間隔は約2m

位置決め精度は3cm以内

安定した長期運用-

優れた環境適応性

その主な欠点は、設置時にかなりの量の地面工事が必要になることです。

統合された慣性航法

慣性航法システム (INS) は、もともと航空宇宙用途のために開発されました。 INS は、ジャイロスコープと加速度計を通じて加速度と角速度を測定することにより、車両の位置を継続的に推定します。

ただし、純粋な慣性ナビゲーションでは、時間の経過とともに蓄積される測位誤差が発生します。

最新の屋外 AGV は、慣性ナビゲーションと磁気マーカー、RFID、ホイール エンコーダ、GNSS 補正を組み合わせて、長期間の稼働期間にわたって高い測位精度を維持できるマルチセンサー フュージョン システムを構築することで、この制限を克服しています。{0}

利点

位置決め精度は1～3cm以内

最小限の地上インフラ

優れた屋外適応性

メンテナンスの必要性が低い

長距離輸送に最適-

多くの自動化された港では、統合された慣性航法により、測位精度、エンジニアリングの複雑さ、導入コストの間で最適なバランスが実現されます。

屋外用AGVナビゲーション技術の比較

すべてのアプリケーションに最適な単一のナビゲーション テクノロジはありません。代わりに、エンジニアは通常、ソリューションを選択する前に、測位精度、環境適応性、設置コスト、長期メンテナンスを評価します。-

大規模な自動港湾では、インフラ要件を最小限に抑えながら信頼性の高いセンチメートルレベルの測位を実現する統合型慣性航法がますます魅力的になっています。{0}}

統合された慣性航法がどのようにして高精度を達成するか

最新の慣性航法は、スタンドアロン IMU ではなく、マルチセンサー フュージョンに基づいています。{0}

一般的な屋外 AGV は、いくつかのセンシング テクノロジーを組み合わせています。

-横方向と方位の誤差を修正するための高精度磁気ナビゲーション センサー。

推測航法用のジャイロスコープと加速度計を含む IMU。

走行距離と車速を継続的に計測するホイールエンコーダ。

事前定義されたチェックポイントを識別し、蓄積された位置誤差を再調整する RFID リーダー。

これらのセンサーが連携することで、屋外での長距離連続操作でも信頼性の高い測位が可能になります。{0}

ナビゲーションのパフォーマンスはモーションシステムに依存します

ナビゲーション アルゴリズムは AGV がどこに行くべきかを決定しますが、車両が計画された経路を正確にたどることができるかどうかはモーション システムが決定します。

自動化された港では、AGV と自律型牽引トラクターは、重い積載量、連続運転、塩水噴霧への曝露、頻繁な加減速などの厳しい条件下で動作します。このような条件下では、ステアリング精度、エンコーダ分解能、サーボ応答が位置再現性に直接影響します。

Plutools は、AGV、AMR、自律型牽引トラクター、産業用モバイル ロボット向けの統合モーション ソリューションを開発しています。同社の製品ポートフォリオには、AGV 駆動ホイール、ステアリング ドライブ ユニット、低電圧サーボ モーター、サーボ ドライブ、統合制御システムが含まれます。-

要求の厳しい屋内および屋外の用途向けに設計された Plutools 駆動輪ソリューションは、ステアリング、駆動、ブレーキ、高解像度フィードバックをコンパクトなアセンブリに統合し、自動港やその他の産業環境における車両の安定性、経路追跡精度、全体的なナビゲーション パフォーマンスの向上に役立ちます。{0}

結論

屋外 AGV ナビゲーション テクノロジーは、自動化されたポートがより高い効率とより優れた運用信頼性を要求するにつれて進化し続けています。

レーザー ナビゲーションは卓越した精度を提供し、DGPS は効率的な大面積展開を可能にし、FROG は自動化されたコンテナ ターミナルでその価値を証明しています。一方、統合された慣性ナビゲーションは、センチメートル レベルの精度と、低いインフラストラクチャ要件と優れた屋外適応性を兼ね備えています。-

センサー テクノロジー、AI アルゴリズム、RTK 測位、インテリジェント モーション システムが向上し続けるにつれて、マルチセンサー フュージョンは今後も次世代の屋外 AGV の主流のアプローチであり、より安全、スマート、より効率的な自動化された港湾運用をサポートします。{0}{1}