地鐵

對(duì)于在國(guó)內(nèi)大城市生活的人來說，地鐵是一種特別常用的出行方式，由于地鐵行走區(qū)域與地面擁堵的交通區(qū)域隔離開來，同時(shí)地鐵有固定的軌道和路線，如果人們?yōu)榱吮ＷC能準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)目的地，地鐵自然變成人們出行的首選。

地鐵是個(gè)非常復(fù)雜而且龐大的系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)單的分為：若干臺(tái)地鐵機(jī)車，線路軌道，各個(gè)站點(diǎn)，調(diào)度系統(tǒng)，乘客。每臺(tái)機(jī)車都是可以單獨(dú)運(yùn)行且又互相之間有關(guān)聯(lián)，既在同一個(gè)軌道上運(yùn)行，每個(gè)車與前后車之間又要控制好距離和速度以使互相在安全范圍內(nèi)。地鐵機(jī)車在固定的軌道上由位于其車身上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)向前行走，車身側(cè)面有若干組大型碳刷保證車輛在高速運(yùn)行中能持續(xù)供電。地鐵機(jī)車在快進(jìn)入目標(biāo)站點(diǎn)前由傳感器告知系統(tǒng)，并開始減速緩行，直至停止到站臺(tái)指定的位置處。停止位置也由相應(yīng)傳感器將觸發(fā)系統(tǒng)傳遞給機(jī)車系統(tǒng)。車輛挺穩(wěn)無誤后，車門開啟，完成上下乘客的換乘工程后關(guān)閉車門，地鐵再次加速啟動(dòng)往下一站點(diǎn)進(jìn)行。在某條路線背后，由強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)調(diào)度系統(tǒng)來輔助告知每輛機(jī)車該如何行進(jìn)，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)作和車輛之間的完美配合。

在倉(cāng)儲(chǔ)物流自動(dòng)化系統(tǒng)里，也有和地鐵非常類似的設(shè)備，這種設(shè)備在倉(cāng)儲(chǔ)物流中心里用來搬運(yùn)托盤單元，叫有軌穿梭車，即RGV。RGV與目前很火的AGV（自動(dòng)導(dǎo)引小車）有點(diǎn)類似，不過RGV是沿著固定的軌道運(yùn)行的，可以看作是一個(gè)迷你的地鐵機(jī)車。由于軌道的存在，所以車體在物理上已經(jīng)被限定住運(yùn)行的方向，因此RGV運(yùn)行起來的速度要比AGV快很多，通常能達(dá)到2.5米/秒。通長(zhǎng)在倉(cāng)儲(chǔ)物流中心里如果對(duì)托盤搬運(yùn)效率要求很高，同時(shí)搬運(yùn)通道范圍內(nèi)也沒有與人發(fā)生交集的可能，即可以采用RGV系統(tǒng)。RGV系統(tǒng)比AGV系統(tǒng)價(jià)格低很多，但是搬運(yùn)效率很高。

與地鐵系統(tǒng)類似，幾臺(tái)RGV被放置在固定的一個(gè)軌道上，軌道會(huì)經(jīng)過所有需要發(fā)生貨物搬運(yùn)的工藝區(qū)域，RGV在經(jīng)過正確的工藝區(qū)域站臺(tái)處將貨物搬起后再沿著軌道奔向目標(biāo)站臺(tái)。RGV取貨和放貨的機(jī)構(gòu)通長(zhǎng)有車載鏈條和車載貨叉兩種。在同一個(gè)軌道上可以同時(shí)配置多臺(tái)RGV運(yùn)行，所有的RGV都有單獨(dú)的控制單元控制自身的運(yùn)行作業(yè)，由多臺(tái)RGV組成的搬運(yùn)系統(tǒng)完全由無人化的自動(dòng)控制系統(tǒng)完成。

事實(shí)上同軌多臺(tái)RGV系統(tǒng)技術(shù)含量很高，需要解決多方面的問題：搬運(yùn)任務(wù)下達(dá)后，需要高效的調(diào)度來調(diào)配合適數(shù)量和合適的某幾臺(tái)RGV去完成對(duì)應(yīng)的搬運(yùn)作業(yè)。由于在同一個(gè)軌道上運(yùn)行，RGV在高速運(yùn)行過程中要解決互相避讓問題，這就需要RGV到動(dòng)態(tài)的檢測(cè)自身車輛前后是否有正在進(jìn)行的車輛，比如如果前方有運(yùn)行車輛時(shí)，就需要當(dāng)前RGV實(shí)時(shí)的控制好本身的速度從而保證在正常高速運(yùn)行的前提下又能保證與前邊車輛的處于的安全距離范圍內(nèi)。不管是互相的任務(wù)調(diào)度還是互相車輛之間的比如，這都需要多臺(tái)RGV系統(tǒng)互相之間與發(fā)送調(diào)度任務(wù)的上位機(jī)之間能夠保證通暢的通訊，從而告知對(duì)方自身車輛的位置，當(dāng)前承接的搬運(yùn)任務(wù)，當(dāng)前的車輛速度和狀態(tài)等等大量的數(shù)據(jù)，同時(shí)這些數(shù)據(jù)要能保證實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)傳達(dá)，延遲1s的傳送，車輛已經(jīng)向前進(jìn)行了2.5米的距離，也許碰撞都已經(jīng)發(fā)生了。

由RGV也可以得知，我們平時(shí)乘坐的地鐵系統(tǒng)是有多復(fù)雜，RGV搬運(yùn)的貨物出錯(cuò)了可以重新來過，而地鐵搬運(yùn)的是乘客，也不能有半點(diǎn)的差錯(cuò)。速度控制、通訊技術(shù)、調(diào)度算法等等技術(shù)在地鐵里絕對(duì)是被運(yùn)用到了極致！

無人駕駛

現(xiàn)在人們談?wù)摰淖罨鸬目萍荚~匯都有什么？人工智能，云計(jì)算，大數(shù)據(jù)，區(qū)域鏈有沒有？而這些高大上的詞匯感覺與我們老百姓有著很遠(yuǎn)的距離，而其中另外一個(gè)黑科技詞匯想必大家一聽全都明白是什么，那就是無人駕駛技術(shù)。

“無人駕駛”顧名思義，汽車不再需要司機(jī)在駕駛艙內(nèi)操控方向盤就可以自行判斷方向在公路上行走。無人汽車是個(gè)高度智能化的生物，可以替代人類做出在駕駛過程中做出的一系列復(fù)雜的工作：視覺獲取，篩選有用信息，判斷速度和方向，判斷自身位置，提前預(yù)測(cè)，控制方向盤，控制油門和剎車，防止前后左右的碰撞…… 從這么多的工作中摘取其中幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)談?wù)劇?/p>

最基本的功能，無人汽車需要知道自身所在的位置，現(xiàn)在的技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)，在車上裝一個(gè)手機(jī)打開百度地圖和定位就可獲取，當(dāng)然定位精度越高越好。汽車在行進(jìn)過程中需要注意前后左右的路況以免發(fā)生碰撞，那就需要車輛實(shí)施探測(cè)到車身附近的固定建筑，附近正在行進(jìn)的其它車輛，和也許正在過馬路的低俗移動(dòng)人群。

經(jīng)過車載電腦上的高速運(yùn)行和算法判斷，車輛控制自己的發(fā)動(dòng)機(jī)和方向，完成無人車輛的啟停，加減速和方向調(diào)節(jié)。無人駕駛的這種導(dǎo)航和控制技術(shù)已經(jīng)慢慢成熟，常用的數(shù)據(jù)算法叫SLAM導(dǎo)航算法。

談到車輛，在所有的倉(cāng)儲(chǔ)物流中心里也必有一種特殊車輛，那就是叉車。駕駛員在叉車駕駛位操控叉車去叉取托盤或者其他重物，通常叉車用在裝卸貨平臺(tái)，倉(cāng)庫或不同車間之間的搬運(yùn)通道處。和無人駕駛類似，那是否也可以將叉車做成可以自動(dòng)駕駛的去完成貨物的自動(dòng)搬運(yùn)呢？答案是肯定的。其實(shí)叉車無人駕駛技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域超過30多年了，技術(shù)已經(jīng)非常成熟。無人叉車其實(shí)就是業(yè)內(nèi)通常說的一種AGV，即自動(dòng)導(dǎo)引小車。

最近在網(wǎng)上很火的京東無人倉(cāng)視頻里有自動(dòng)機(jī)器人拖著快遞件在倉(cāng)庫里東奔西跑，其實(shí)這種機(jī)器人就是典型的背駝式AGV。叉車式AGV與背駝式的AGV工作原理一樣，只是將自動(dòng)導(dǎo)航算法加在叉車身上并經(jīng)過一定改造后即可以變成在倉(cāng)儲(chǔ)中心自動(dòng)行走的自動(dòng)駕駛叉車。

AGV的實(shí)現(xiàn)要比自動(dòng)駕駛?cè)菀讓?shí)現(xiàn)，主要是兩方面的原因。AGV運(yùn)行的區(qū)域是有限的而且是固定范圍內(nèi)的，主要是在倉(cāng)庫內(nèi)或者某些指定的搬運(yùn)通道上。而在這些區(qū)域內(nèi)使用AGV要求在AGV工作的范圍內(nèi)基本是沒有人進(jìn)入該區(qū)域的，同時(shí)工作區(qū)域也沒有建筑和周邊環(huán)境的變化，因此AGV不需要考慮像無人駕駛汽車那么復(fù)雜的路況，只需要能保證AGV一米范圍左右內(nèi)保證不與建筑、其他車輛、工人碰撞就可以。一般由物理機(jī)械結(jié)構(gòu)和激光檢測(cè)觸發(fā)安全機(jī)制從而控制AGV減速或者緊急停車。

與無人駕駛一樣，首先AGV要知道自己目前在廠內(nèi)的具體位置坐標(biāo)。AGV沒有百度地圖和GPS來定位自己，但是有自己特殊的辦法：建立廠內(nèi)電子地圖和激光導(dǎo)引。電子地圖即對(duì)應(yīng)無人駕駛的無人地圖，可以實(shí)現(xiàn)將AGV活動(dòng)范圍內(nèi)的平面布局圖電子化并輸入到AGV控制系統(tǒng)里，AGV的坐標(biāo)位置則由車體上方的激光發(fā)射器掃描周圍的反光板來計(jì)算出當(dāng)前的AGV在電子地圖里的坐標(biāo)，這樣結(jié)合自己的坐標(biāo)在電子地圖里位置，實(shí)時(shí)控制AGV速度和方向完成從A點(diǎn)到B點(diǎn)的搬運(yùn)。

在同一個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)物流中心內(nèi)，可以配有多臺(tái)AGV一起協(xié)同完成同樣的搬運(yùn)工作，這就需要系統(tǒng)來調(diào)度多臺(tái)AGV來互相避讓和協(xié)調(diào)分配合理的工作任務(wù)。這一點(diǎn)與無人駕駛不太一樣。無人駕駛汽車無法準(zhǔn)確判斷周邊車輛的目標(biāo)地址和下一步要做出的動(dòng)作，必須依靠自身實(shí)時(shí)的對(duì)周圍環(huán)境和路況的判斷和預(yù)測(cè)分析來動(dòng)態(tài)調(diào)整自身車輛的運(yùn)行。而多臺(tái)AGV在同一工況下作業(yè)，是由統(tǒng)一的調(diào)度系統(tǒng)來協(xié)調(diào)AGV來完成所有的搬運(yùn)工作的，也就是說AGV和AGV之間是互相關(guān)聯(lián)的，彼此知道彼此之間目前的精確位置和下一步要做出的動(dòng)作。當(dāng)然AGV本身也配置由安全防碰撞措施。

以上談到的是目前叉車型AGV最常用的導(dǎo)航方式激光導(dǎo)引，這種方式比之前傳統(tǒng)的磁導(dǎo)航現(xiàn)金和方便不少，只需要在工作現(xiàn)場(chǎng)的柱子上安裝一些固定的反光板就可以完成硬件部署，同時(shí)在激光導(dǎo)引AGV能檢測(cè)到反光板的范內(nèi)通過軟件調(diào)試就可以動(dòng)態(tài)的調(diào)整AGV的行走路線，而不需要像磁道航方式需要對(duì)地面進(jìn)行大規(guī)模翻新重新部署。

而無人駕駛導(dǎo)航技術(shù)SLAM不需要提前在行走的道路上部署任何的標(biāo)志和傳感器，通過位于汽車車身上的激光掃描器掃描周圍的環(huán)境就可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的完成車體的行走。這樣的技術(shù)目前也被移植到了倉(cāng)儲(chǔ)物流自動(dòng)化領(lǐng)域，即基于SLAM導(dǎo)航技術(shù)的AGV系統(tǒng)。與之前的激光導(dǎo)引AGV不同的是，SLAM導(dǎo)航AGV不需要再在工作范圍內(nèi)安裝任何輔助定位設(shè)施，完全由AGV上的激光傳感器掃描環(huán)境并生成電子地圖與無人駕駛車輛一樣完成搬運(yùn)工作。

不論是無人駕駛技術(shù)還是AGV，都是人類在不同的領(lǐng)域運(yùn)用科學(xué)技術(shù)幫助人類改善的生活和工作，而兩者之間有很多共通之處。無人駕駛技術(shù)仍然在研發(fā)和逐步成熟階段，相信無人駕駛技術(shù)也會(huì)借鑒AGV在工廠內(nèi)的多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來逐步完成自己；而AGV近幾年也不斷的有新的導(dǎo)航技術(shù)出現(xiàn)并且大獲成功，也相信無人駕駛技術(shù)中的SLAM技術(shù)會(huì)變成AGV導(dǎo)航的未來標(biāo)配。