現(xiàn)代倉庫機(jī)器人（AMR）的自主導(dǎo)航和碰撞避免功能是通過其內(nèi)部的電機(jī)、軟件和傳感器實(shí)現(xiàn)的。

首先，AMR配備了電機(jī)系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。這些電機(jī)根據(jù)接收到的指令產(chǎn)生動(dòng)力，并使機(jī)器人能夠在倉庫環(huán)境中移動(dòng)和操縱。電機(jī)系統(tǒng)通常由多個(gè)電機(jī)組成，用于控制機(jī)器人的不同部件，如輪子或腳趾。

其次，AMR依賴于高度智能化的軟件系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航和避免碰撞。這些軟件系統(tǒng)基于先進(jìn)的算法和規(guī)劃技術(shù)，通過與傳感器數(shù)據(jù)的融合來生成實(shí)時(shí)地圖，并確定機(jī)器人的位置和周圍環(huán)境的障礙物?；谶@些信息，軟件能夠規(guī)劃最佳路徑和動(dòng)作，以避免與工人、設(shè)備或其他障礙物發(fā)生碰撞。

最后，AMR配備了多種傳感器，用于感知和感知周圍環(huán)境。這些傳感器可以包括激光傳感器（如激光雷達(dá)）、視覺傳感器（如攝像頭）和超聲波傳感器等。通過不同類型的傳感器，AMR可以獲取關(guān)于周圍環(huán)境、障礙物位置和距離等信息。這些傳感器的數(shù)據(jù)被送入軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析，從而實(shí)現(xiàn)精確的導(dǎo)航和碰撞避免。

綜上所述，AMR的自主導(dǎo)航和碰撞避免能力是通過電機(jī)系統(tǒng)提供動(dòng)力和控制、軟件系統(tǒng)進(jìn)行路徑規(guī)劃和動(dòng)作控制，以及傳感器系統(tǒng)感知周圍環(huán)境并提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持的綜合作用實(shí)現(xiàn)的。這種結(jié)合使得AMR能夠在擁擠的物流中心自主導(dǎo)航，避免與工人和設(shè)備發(fā)生碰撞，從而高效地完成貨物配送任務(wù)。

緩慢而穩(wěn)定地贏得比賽

當(dāng)你仔細(xì)觀察AMR時(shí)，你學(xué)到的第一件事是，這些機(jī)器不是為速度而建，沒有零到60的加速度。相反，倉庫機(jī)器人的設(shè)計(jì)是緩慢而穩(wěn)定的，以適度的速度將庫存從A點(diǎn)運(yùn)送到B點(diǎn)，同時(shí)避免與貨架、叉車，尤其是行人發(fā)生碰撞。安全是第一要?jiǎng)?wù)，所以大多數(shù)裝載的AMRs--如Locus Robotics的Origin機(jī)器人--以每小時(shí)2.5英里的低速巡航。

加速度和速度控制

AMR的設(shè)計(jì)注重緩慢而穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，而非追求高速加速度。其目標(biāo)是以適度的速度將貨物從A點(diǎn)運(yùn)送到B點(diǎn)，同時(shí)避免與貨架、叉車和行人發(fā)生碰撞。這種設(shè)計(jì)使得AMR能夠保持安全性為首要任務(wù)，因此大多數(shù)裝載的AMR采用低速巡航，例如每小時(shí)2.5英里（約4公里）。

有效載荷能力

AMR的不同模型具有不同的有效載荷能力。例如，Geek+ Plus的P40型號(hào)最高可承載88磅（40公斤），而其P1200系列AMR可以處理高達(dá)2645磅（1200公斤）的負(fù)載。

電池系統(tǒng)

大多數(shù)AMR依賴于一個(gè)或兩個(gè)可充電的鋰離子電池作為動(dòng)力裝置。這些電池類似于智能手機(jī)中使用的鋰離子電池，但更重且電壓更高。由于AMR需要大量能量來攜帶貨物、為傳感器供電并保持長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間，使用這樣的電池是合理的。當(dāng)電池電量不足時(shí)，AMR會(huì)自動(dòng)導(dǎo)航到充電站進(jìn)行快速充電，這被稱為"機(jī)會(huì)充電"，或者在長(zhǎng)時(shí)間休息期間如一夜或兩班之間進(jìn)行完全充電。

板載計(jì)算機(jī)

AMR內(nèi)部搭載著一個(gè)關(guān)鍵的計(jì)算機(jī)。這個(gè)計(jì)算機(jī)不僅監(jiān)測(cè)電力水平，還與倉庫管理系統(tǒng)（WMS）或其他軟件平臺(tái)進(jìn)行通信。它檢索AMR的運(yùn)行命令，并在每項(xiàng)任務(wù)完成后向系統(tǒng)報(bào)告。這些計(jì)算機(jī)通常通過AMR上的Wi-Fi天線與設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)連接。

車輛本身的計(jì)算

AMR直接在車輛本身上執(zhí)行其他計(jì)算，而不依賴無線連接。這些計(jì)算通常是與導(dǎo)航或避免碰撞相關(guān)的安全關(guān)鍵計(jì)算。這樣設(shè)計(jì)的目的是為了防止因失去無線連接（例如掉線或斷電）而導(dǎo)致系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

通過這些關(guān)鍵組件和技術(shù)的結(jié)合，AMR能夠以安全、穩(wěn)定的方式在倉庫環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)輸和配送任務(wù)，同時(shí)避免碰撞，并與倉庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效的通信和協(xié)調(diào)。

AMR的感知能力

當(dāng)你深入了解AMR的內(nèi)部構(gòu)造時(shí)，你會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，AMR的技術(shù)不僅限于電池、電腦和天線，還包括一個(gè)令人印象深刻的傳感器陣列，這些傳感器實(shí)際上充當(dāng)著機(jī)器的眼睛和耳朵。

這些傳感器的復(fù)雜程度有很大的差異。在簡(jiǎn)單的自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）等機(jī)器上，傳感器可能是廉價(jià)的裝置，依賴于外部基礎(chǔ)設(shè)施來進(jìn)行導(dǎo)航。換句話說，這些傳感器需要一些"路標(biāo)"來定位，這些路標(biāo)可以是紅外信標(biāo)在貨架和墻壁上的位置，也可以是地板上的條紋，甚至是快速響應(yīng)（QR）代碼以識(shí)別特定位置。

丹麥AMR開發(fā)商Mobile Industrial Robots ApS（MiR）的銷售工程師Kent Kjaer表示，在像AMR這樣更復(fù)雜的車輛上，傳感器往往是更高端的設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)自主導(dǎo)航。他說："如果AMR檢測(cè)到地面上有一輛手推車，它不會(huì)直接停下來，而是會(huì)繞過它，甚至倒車選擇另一條路徑。因此，它需要激光雷達(dá)掃描儀和三維攝像頭。"

LIDAR（光探測(cè)和測(cè)距）傳感器可以在距離地面約8英寸的高度上看到二維（2D）平面的世界。這足以讓機(jī)器人確定與周圍物理環(huán)境的關(guān)系，包括墻壁、門和貨架，這個(gè)過程被稱為定位。然而，這還不足以提供一個(gè)安全的防撞解決方案：機(jī)器人仍然可能會(huì)錯(cuò)過地板上的托盤或探測(cè)范圍之外的叉車貨叉。

為了增強(qiáng)AMR的感知能力，開發(fā)人員通常會(huì)添加三維（3D）攝像頭傳感器，該傳感器可以繪制機(jī)器人周圍高度約為地面到五六英尺范圍內(nèi)的環(huán)境。舉例來說，MiR結(jié)合了一個(gè)前視3D相機(jī)和一個(gè)后視3D相機(jī)，它們具有270度視野（FOV），將它們的輸入融合在一起形成完整的360度圖像。

此外，MiR還在AMR的各個(gè)角落添加了接近傳感器，用于檢測(cè)相機(jī)可能錯(cuò)過的周圍物體，例如剛剛放在地上的物品。當(dāng)AMR在環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，它將這些多個(gè)傳感器的輸入融合到每秒刷新多次的圖像中，通過一種稱為同時(shí)定位和映射（SLAM）的過程，幫助AMR避免碰撞并找到適當(dāng)?shù)穆窂?。通過整合多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，AMR能夠獲得全面而準(zhǔn)確的環(huán)境感知，以實(shí)現(xiàn)安全、高效的導(dǎo)航和操作。

每個(gè)應(yīng)用都有一個(gè)傳感器？

工程師在設(shè)計(jì)AMR時(shí)可以選擇機(jī)械激光雷達(dá)傳感器，其通過激光發(fā)射和旋轉(zhuǎn)鏡子的反射來測(cè)量飛行時(shí)間（TOF），或者選擇固態(tài)激光雷達(dá)傳感器，它沒有移動(dòng)部件。這些傳感器可以根據(jù)機(jī)器人的滾動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)整，以便提前預(yù)警并給予足夠的時(shí)間來停下來，即使在攜帶重物的情況下，也可以"看到"更遠(yuǎn)的路程和障礙物。

另外，還有專門用于戶外的激光雷達(dá)傳感器，可以在低能見度條件下進(jìn)行導(dǎo)航，如雨、雪和霧。還有一些針對(duì)冷藏儲(chǔ)存區(qū)和冷凍室工作的機(jī)器人設(shè)計(jì)的傳感器，可以防止起霧。

SICK還提供了"病態(tài)安全系統(tǒng)"，通過收集激光掃描儀數(shù)據(jù)，并使用AMR上的軟件進(jìn)行分析，以調(diào)整駕駛速度，幫助機(jī)器人避免碰撞和停機(jī)。

隨著AMR應(yīng)用的發(fā)展，機(jī)器人開發(fā)商不斷引入新的傳感器和功能來提升產(chǎn)品的性能。有些機(jī)器人現(xiàn)在配備數(shù)碼相機(jī)，可以拍攝條形碼和存貨照片，而其他機(jī)器人則配備了"高度傳感器"，以便從高處貨架上取貨。還有一些機(jī)器人配備類似汽車的大燈和喇叭，可以在轉(zhuǎn)彎前發(fā)出警示聲音和閃光，提醒倉庫工人注意它們的存在。

隨著物流需求的不斷變化，AMR制造商將繼續(xù)改進(jìn)傳感器、電池和計(jì)算機(jī)等技術(shù)，以滿足不斷增長(zhǎng)的需求，并創(chuàng)造出能夠適應(yīng)不斷變化的物流環(huán)境的強(qiáng)大的AMR系統(tǒng)。