文｜黃滿婷
與蓬勃發展的室內AGV相比，室外AGV的市場一直以來被看做潛力巨大的藍海，開墾進度卻緩慢，究其原因，主要還是室外導航的技術的研發難度過大且成本過高。
室外AGV導航的發展進程
室外AGV顧名思義就是在室外工作的AGV小車，室外AGV的主要場景有園區不同廠房之間的物料配送、港口碼頭的貨物裝卸、室外巡檢、無人配送。此外，還包括一些特殊行業中，如農林業自動割草機、自動插秧機等……
根據不同的應用場景與需求，室外AGV導航方案各不相同。就目前來說，在固定路線中磁釘導航的應用相對成熟穩定，而在需要自主導航的環境中則以激光或視覺為主，環境越復雜輔助傳感器也就越多，精度與速度需求越大，越接近于無人駕駛技術的原則。
在AGV室外應用場景中，園區廠房間配送及巡檢的導航方式相對來說比較簡單。在這些簡單的場景中，由于道路軌跡相對固定，巡檢或搬運AGV一般只需鋪設磁導航就能實現物料搬運或巡檢工作。
磁導航的優勢是性價比高且安裝方便，且不會受到光照、天氣或其他障礙物的影響；不過磁導航的劣勢也很明顯，柔性化程度過低，需要對道路進行改造，不便于大規模推廣，應用場景受到嚴重限制。
盡管如此，在碼頭港區應用的室外AGV中，同樣也有大量的磁導應用。不過受港口環境高度動態變化影響， 港口AGV要和大型機械進行互動并融入碼頭的生產業務流程，單靠一種傳感器無法實現精準定位。因此，港口AGV一般采用混合導航的方式來彌補單一導航技術的不足，磁釘加慣導相結合的導航方式應用的最為普遍。
室外自主導航的崛起
近年來，隨著需求和導航技術的發展，室外的無軌導航也漸漸開始增多。無軌導航一般以激光或視覺導航為主。在簡單的非標環境下，如物流園區等，室外導航需要配備激光傳感或視覺傳感來實現自主導航，如國自在上海大眾和安吉物流園區應用的激光導航室外牽引式AGV，采用的是激光環境導航技術，通過測量式激光，輔以慣導技術，實現非標環境下的室外自主導航。
不過在一些室外大場景中，盡管柔性化水平上已經得到大幅改善，但激光導航或視覺的弊端在室外仍舊明顯，室外受光照、惡劣天氣等環境的影響，僅僅是基于激光或視覺的導航一方面存在盲區，一方面對于長距離駕駛的路徑規劃和統籌有限。因此，衛星定位的重要性不言而喻。
衛星定位成室外導航重頭戲
傳統行業習慣將衛星定位統稱為GPS，事實上全球主要有四大定位系統：北斗（BDS），GPS，格雷納斯（GLONASS），伽利略（Galileo），GPS只是其中之一，是一種以空中衛星為基礎的高精度無線電導航的定位系統。在使用過程中，真正的衛星信號從遙遠的太空趕到地面,尤其要穿過電離層、路途上難免有差池，所以總有數米的誤差。而使用RTK差分的衛星定位方法可實現厘米級定位，且適用于全局定位。
RTK是載波相位差分技術，是實時處理兩個測量站載波相位觀測量的差分方法，網絡RTK系統用戶設備主要配置有GNSS接收機及天線。所謂GNSS是對北斗系統（BDS）、GPS、GLONASS、Galileo等衛星導航定位系統的統稱，指利用一組衛星的偽距、星歷、衛星發射時間等觀測量，以空中衛星為基礎的高精度無線電導航的定位系統。全球導航衛星系統的優點是能在地球表面或近地空間的任何地點可全天候3維坐標和速度以及時間信息的空基無線電導航連續定位。缺點是由于GNSS定位依賴于空間衛星，受環境影響較大，高樓、樹木、隧道可能會屏蔽信號，以及首次定位反應較慢。
在環境變化相對穩定的室外場景，室外AGV可通過激光/視覺導航搭配衛星定位系統來實現自主移動的室外導航技術。如安徽宇鋒開發的一款室外牽引AGV目前已成功應用于監獄的室外搬運作業中，該款AGV采用GPS全球定位系統+多線激光雷達輔助定位系統，能夠實現無人搬運、無人牽引等多種應用功能，在雷雨、高溫、嚴寒的極端天氣也可正常運行。
此外，在農業中無人駕駛設備也需要應用到衛星定位。如無人駕駛插秧機，一般需要搭載北斗導航駕駛系統，利用北斗定位系統和物聯網技術對傳統插秧機進行智能升級改造。操作人員只需通過平板車載終端完成定位及參數設置，系統便能自行規劃最優路線，實現田間自動插秧、智能避障、掉頭轉彎等全套無人作業。
不過，在一些需要適應大場景、長距離、高速度、室外應用為主的自動重載物流場景中，技術則更為復雜。“室外應用場景市場發展起來的前提是要解決安全問題，坦率講目前的純激光加衛星定位的導航方式在室外應用是有一定局限的，受天氣、光照、環境影響太大，不確定系數高。”山東蓬翔汽車技術主任朱廣崗先生表示。
蓬翔汽車研發的無軌自主導航重載AGV采用的則是GNSS+多線激光+慣導的復合導航避障方案，另外輔以視覺、毫米波、超聲波等手段進行多重保護。道路情況相對復雜時，則考慮加裝交通管制系統，并在車身上安裝行車記錄儀。
而現階段，通過深度學習與算法優化，AGV室外導航技術的優化已經接近無人駕駛。相比于其他行業的室外移動機器人，無人配送這種商用領域室外項目向來受到外界關注，其技術實現相當于L3級別無人駕駛，半封閉環境或路線相對固定，低速場景風險可控，通常通過搭載少量低線束激光雷達、毫米波雷達、視覺slam以及高精度RTK定位模塊即可。
價格居高不下的室外導航將迎來破局之年？
盡管室外導航技術正在不斷地精進，但在價格上對于應用端來說并不友好，因此市場推廣進度也非常緩慢。據了解，一臺普通的自主導航室外AGV，需要安裝的導航模塊至少是三個，包括激光或視覺傳感器，超聲波或毫米波避障設施，以及衛星定位導航，一臺室外AGV在導航上的花費就需要幾萬元甚至更多。
因此，在諸多室外場景中，往往重工或有特定安全需求的場景對室外AGV的接受度比較高。此外，相較于一般AGV，重載型AGV的利潤更高，而在商用領域無人配送等方面，盡管AGV可實現自主導航，但利用率與投資回報比還不及人工，因此每年的出貨量其實并不多。據了解，即便是菜鳥、圓通等物流巨頭每年無人配送車出貨也僅僅是十幾臺到數十臺。
對此，中海達子公司比遜電子技術總監許開華表示，“我們認為，隨著疫情帶來的公共環境衛生的知識普及，預計在2021-2022年左右，室外移動機器人將得到大規模的應用，屆時室外導航技術也將實現量產和規模化，價格有望進一步下降。”
我們也相信，隨著時間的推移，室外導航技術不但能在工業、農業、軍事等領域得到有質且有量的廣泛應用，同樣也將更加廣泛應用于人們的日常生活中，為我們提供更多便利服務。
