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無人車之分派系統應用

摘要"

當無人車發生異常故障或是車禍時,能緊急啟動備用車將事故車排除並遞補事故車的空缺,這不局限於工廠而已也能直接應用於大型災害等。以機器人作業系統(Robot Operating System2.0,ROS2.0)開發分派系統,利用3D光學雷達(LiDAR)作為感測器,進行同時定位與地圖建構(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM)定位系統,可自動定位與建圖,構建機器人移動的路徑規劃。以大型工廠之搬運為例,既可以節省人力資源,提供24小時不間斷產線運作,最小化負面影響與風險的可能性。又好比遇到大地震,系統便能針對事件嚴重程度進行分類,決定出動多少車及前往哪一個目的地,進行現場救災行動。

關鍵詞:分派系統、同時定位與地圖構建、無人搬運車

前言

現今社會因為少子化等因素,導致工廠面臨員工不足,如表1[1]所示,故需以精簡的人力製作出品質穩定相當的產品,保持一定的生產效率.因此工廠亦紛紛導入機器人以輔助部分人力,使擁有更高出產效能的方法。現在工廠大部分都已有輸送帶(Conveyor)和棧板化系統(Palletization System),也有許多已導入無人搬運車(Automatic Guided Vehicle,簡稱AGV)[2-3],輔助成品或半成品運送,以提昇製造效率。
無人搬運車(AGV)是用於各行業的自動導航的運輸工具,包含用於執行搬運任務和交通運輸等。其配備了導航和控制系統,使它們能夠在特定區域內安全有效地移動。其應用十分廣泛,可實際應用於工廠貨物的移動、購買物品的運送、醫院內自動配送手術器材及醫療廢棄物清理等。使用AGV有許多好處,比如說節省人力,且能24小時不休息.然而常常在許多應用場合,無人搬運車得同時使用,故衍生了相對應的無人車分派問題[4-8],於是我們就想將過去相關的系統,進一步優化,運用學校的教育版AGV(機器人ROS2.0開發教學系統平台)開始模擬測試,並針對可能的無人車之分派系統問題進行系統分析與設計
(圖1)。

無人車之分派系統相關技術

本文針對無人車與其分派系統在相關的應用作簡介.其相關技術,例如定位系統、人工智慧物聯網(The Artificial Intelligence of Things, AIoT)、深度學習等,結合深度學習之智慧物聯網在無人車分派系統的應用,是現在無論智慧製造或智慧運輸等應用,都是熱門的應用技術.因此,底下就針對這些技術,作一簡單的介紹.

定位系統

SLAM 的縮寫是Simultaneous Localization And Mapping,中文翻譯為「同時定位與地圖型建置」。SLAM 的目的是解決「定位」與「地圖型建置」這兩個問題。換句話說,一邊要估計感測器本身的位置,一邊要建立周圍環境的模型。SLAM 系統一般分成幾個模組:視覺里程計、後端最佳化、建圖,以及回路檢測[9]。
SLAM市場可應用在機器人、無人機、AR/VR、車用等領域,因傳感器不同,SLAM又分為雷射導航(LiDAR SLAM)與視覺導航(Visual SLAM)。其中,Visual SLAM (VSLAM) 的定位技術在近幾年的快速突破,乃成為SLAM市場增長快速的主要原因之一。一般而言,應用於車輛上之SLAM定位技術,國內外的作法,皆須預先獲取地圖,並以雷射等感測器來協助SLAM.因此,室外定位與較精確定位等應用,通常使用LiDAR SLAM為主,如圖2與圖3所示;而在室內的定位應用上,透過單獨使用攝影機來進行定位的方式,因為性價比較高,也逐漸普及[9-11]。

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