回顧無(wú)人叉車(chē)歷史，導(dǎo)航技術(shù)的進(jìn)化無(wú)疑是行業(yè)發(fā)展最生動(dòng)的注腳。
注：無(wú)人叉車(chē)導(dǎo)航技術(shù)的進(jìn)化
早期的無(wú)人叉車(chē)需要軌道進(jìn)行導(dǎo)航，如鋼鐵軌道導(dǎo)航、電磁導(dǎo)航、磁釘導(dǎo)航等，導(dǎo)航設(shè)施的部署和施工成本高。這一階段的導(dǎo)航方式可稱(chēng)之為“強(qiáng)設(shè)施導(dǎo)航”。1990年后，行業(yè)逐步出現(xiàn)了如激光+反射板、彩色帶等導(dǎo)航方式，雖然場(chǎng)地設(shè)施的部署和施工成本大幅降低，但場(chǎng)地設(shè)施維護(hù)頻率隨之增加。這一階段的導(dǎo)航方式可稱(chēng)之為“弱設(shè)施導(dǎo)航”。在導(dǎo)航技術(shù)受限于場(chǎng)地設(shè)施的模式下，無(wú)人叉車(chē)始終不能脫離場(chǎng)地設(shè)施獨(dú)立作業(yè)，作業(yè)路線相對(duì)固定，難以根據(jù)貨物變化作出調(diào)整。
進(jìn)入21世紀(jì)后，以2D激光雷達(dá)（即單線激光雷達(dá)）為核心的自然導(dǎo)航技術(shù)在無(wú)人叉車(chē)領(lǐng)域興起，同時(shí)引入二維碼等導(dǎo)航技術(shù)，無(wú)人叉車(chē)進(jìn)一步減少場(chǎng)地設(shè)施依賴，降低設(shè)施部署與維護(hù)成本，柔性化程度也得到進(jìn)一步提升。
2D激光雷達(dá)可以幫助機(jī)器人規(guī)避障礙物，角頻率及靈敏度上反應(yīng)快捷，掃描速度快、分辨率強(qiáng)、可靠性高，在測(cè)試周?chē)系K物的距離和精度上比較精準(zhǔn)。
但2D激光雷達(dá)僅能掃描一個(gè)平面，建立的2D地圖特征信息少，較難解決全局定位問(wèn)題，成像缺乏高度信息，難以識(shí)別懸空障礙物，只能應(yīng)用于布局相對(duì)簡(jiǎn)單、固定的室內(nèi)場(chǎng)景，難以滿足無(wú)人叉車(chē)在復(fù)雜場(chǎng)景的導(dǎo)航定位需求。
隨著工業(yè)與物流倉(cāng)儲(chǔ)日趨緊迫的智能化需求，對(duì)無(wú)人叉車(chē)的靈活性、通用性和安全可靠性提出了更高的挑戰(zhàn)。這使得國(guó)內(nèi)外一批頭部叉車(chē)企業(yè)，如杭叉、海康機(jī)器人、國(guó)自機(jī)器人、Agilox、Seegrid等，逐漸開(kāi)始布局性能更優(yōu)越的3D激光雷達(dá)導(dǎo)航避障技術(shù)，讓產(chǎn)業(yè)迎來(lái)導(dǎo)航技術(shù)升級(jí)的新氣象。
3D激光雷達(dá)，無(wú)人叉車(chē)“智能導(dǎo)航之眼”
3D激光雷達(dá)，可以同時(shí)發(fā)射及接收多束激光實(shí)現(xiàn)三維立體成像，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。隨著行業(yè)發(fā)展和需求升級(jí)，16線、32線等激光雷達(dá)產(chǎn)品也逐漸開(kāi)始應(yīng)用在無(wú)人叉車(chē)領(lǐng)域。
注：2D（單線）激光雷達(dá)成像（左）；3D（多線）激光雷達(dá)成像（右）
從3D激光雷達(dá)與2D激光雷達(dá)的點(diǎn)云成像圖對(duì)比來(lái)看，可以發(fā)現(xiàn)，3D激光雷達(dá)可以掃描立體空間，輸出三維點(diǎn)云密集，物體與墻面立體輪廓清晰，反射率區(qū)分準(zhǔn)確，為無(wú)人叉車(chē)實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航避障提供大量精準(zhǔn)可靠的信息支持。
另一方面，3D激光雷達(dá)具有對(duì)低反射率物體探測(cè)能力強(qiáng)、抗環(huán)境光干擾能力強(qiáng)、雨霧雪塵穿透能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，可以通用于室內(nèi)與室外復(fù)雜場(chǎng)景，相較2D激光雷達(dá)優(yōu)勢(shì)顯著。
通過(guò)搭載3D激光雷達(dá)，無(wú)人叉車(chē)將大大提升其感知能力，獲得更高的作業(yè)效率、操作精度以及對(duì)室內(nèi)外復(fù)雜場(chǎng)景的適應(yīng)能力，從而實(shí)現(xiàn)柔性化、智能化應(yīng)用，促進(jìn)倉(cāng)儲(chǔ)物流的智能化變革。
01
打通室內(nèi)外場(chǎng)景應(yīng)用，靈活適應(yīng)不同作業(yè)需求
當(dāng)前，市面上的無(wú)人叉車(chē)導(dǎo)航方案主要適用于室內(nèi)場(chǎng)景。但實(shí)際上，除了倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部物流，倉(cāng)庫(kù)與戶外貨柜車(chē)、飛翼車(chē)、平板車(chē)之間的搬運(yùn)與裝卸貨也是非常重要的環(huán)節(jié)。無(wú)人叉車(chē)要實(shí)現(xiàn)真正意義上的高效全流程作業(yè)，必須要能兼容室內(nèi)外場(chǎng)景。
以未來(lái)機(jī)器人旗下VNE 20室內(nèi)外平衡重?zé)o人叉車(chē)為例，VNE 20頂部部署了一臺(tái)RoboSense（速騰聚創(chuàng)）RS-Bpearl激光雷達(dá)。該雷達(dá)通過(guò)32束激光，構(gòu)成360°×90°的半球型視場(chǎng)角，可以無(wú)死角探測(cè)車(chē)身周?chē)系K物及地面地形變化。對(duì)于VNE20月臺(tái)裝卸貨的核心應(yīng)用場(chǎng)景，RS-Bpearl激光雷達(dá)可以充分探測(cè)月臺(tái)地面斷崖的地形變化，準(zhǔn)確識(shí)別月臺(tái)的形狀大小與邊緣位置，保護(hù)叉車(chē)免于掉落月臺(tái)。
結(jié)合未來(lái)機(jī)器人自研的視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)，VNE20車(chē)身的感知和控制能力有了極大提升，同時(shí)具備較強(qiáng)的抗干擾性，能夠應(yīng)對(duì)室外環(huán)境的光線變化，自由穿梭在室內(nèi)外場(chǎng)景，靈活適應(yīng)不同作業(yè)要求。02
導(dǎo)航避障一體化，優(yōu)化傳感器部署數(shù)量
無(wú)人叉車(chē)的激光雷達(dá)主要分為避障和導(dǎo)航兩類(lèi)功能。此前，無(wú)人叉車(chē)廠家會(huì)針對(duì)不同的功能需求選擇不同的產(chǎn)品，但近幾年，隨著無(wú)人叉車(chē)導(dǎo)航避障算法技術(shù)的發(fā)展，以及3D激光雷達(dá)成本的大幅下降，無(wú)人叉車(chē)行業(yè)開(kāi)始嘗試將避障與導(dǎo)航的功能集中在一個(gè)激光雷達(dá)上來(lái)完成。這樣一方面可以相對(duì)減少叉車(chē)所搭載的激光雷達(dá)數(shù)量，降低成本；另一方面也能通過(guò)性能更優(yōu)越的3D激光雷達(dá)和3D SLAM技術(shù)，幫助叉車(chē)實(shí)現(xiàn)更佳的導(dǎo)航避障效果。
比如，仙工智能去年發(fā)布的自動(dòng)叉車(chē)，搭載了RoboSense（速騰聚創(chuàng)）的32線激光雷達(dá)RS-Helios。該款激光雷達(dá)不僅提供水平零度線，而且擁有70°超廣垂直FOV（向下俯探 55°），這意味著一顆3D激光雷達(dá)即可實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航與叉車(chē)行駛路徑上低矮物體的精準(zhǔn)檢測(cè)，輕松實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航避障一體化，這不僅讓自動(dòng)叉車(chē)傳感器數(shù)量得到優(yōu)化，同時(shí)增加對(duì)室外場(chǎng)景作業(yè)的支持。
注：部署于仙工智能自動(dòng)叉車(chē)的 RS-Helios 垂直視場(chǎng)角示意圖與室外實(shí)時(shí)三維成像點(diǎn)云
值得一提的是，基于 RS-Helios 垂直方向大視場(chǎng)角與密集的激光掃描線數(shù)，仙工智能進(jìn)一步研發(fā)了檢測(cè)貨物及貨架形狀大小的功能，實(shí)現(xiàn)貨物智能裝卸。
03
降本增效，推進(jìn)無(wú)人叉車(chē)智能化進(jìn)程
在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，無(wú)人叉車(chē)導(dǎo)航激光雷達(dá)的頭部市場(chǎng)被外商占據(jù)，叉車(chē)企業(yè)多使用國(guó)外廠商的2D激光雷達(dá)。國(guó)外的企業(yè)因發(fā)展較早，行業(yè)沉淀深厚，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性相對(duì)較高，由此其價(jià)格也長(zhǎng)期保持在昂貴的萬(wàn)元級(jí)別。特別受近年來(lái)疫情影響，國(guó)外單線激光雷達(dá)價(jià)格甚至還在不斷上漲。
隨著過(guò)去十年自動(dòng)駕駛行業(yè)的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)車(chē)載3D激光雷達(dá)的價(jià)格不斷下探，由十萬(wàn)級(jí)別下降至萬(wàn)元級(jí)別。在顯著的性價(jià)比面前，越來(lái)越多的廠商正考慮用國(guó)產(chǎn)3D激光雷達(dá)替代海外2D激光雷達(dá)。
以RoboSense（速騰聚創(chuàng)）為代表的國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)企業(yè)，也因此逐步進(jìn)入無(wú)人叉車(chē)市場(chǎng)。作為智能激光雷達(dá)代表企業(yè)之一，RoboSense（速騰聚創(chuàng)）在智能駕駛領(lǐng)域已獲得比亞迪、路特斯、極氪、威馬等車(chē)企40余款車(chē)型定點(diǎn)合作的認(rèn)可。目前，RoboSense（速騰聚創(chuàng)）旗下面向中低速自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的兩款激光雷達(dá)，RS-Bpearl與RS-Helios，已獲得仙工智能、木蟻機(jī)器人、Agilox、Seegrid等國(guó)內(nèi)外頭部企業(yè)的應(yīng)用，成為全球無(wú)人叉車(chē)行業(yè)的新寵。
從整個(gè)行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向看，伴隨著應(yīng)用場(chǎng)景的不斷深入，3D激光雷達(dá)的應(yīng)用是無(wú)人叉車(chē)進(jìn)一步走向智能化的必然趨勢(shì)，這也是國(guó)產(chǎn)激光雷達(dá)新的發(fā)展窗口。
而對(duì)于滲透率不足1%的國(guó)內(nèi)無(wú)人叉車(chē)領(lǐng)域而言，無(wú)人叉車(chē)企業(yè)該如何借力國(guó)產(chǎn)感知導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的綜合優(yōu)勢(shì)，在后疫情時(shí)代做到降本增效，完成智能化跨越升級(jí)，在世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“彎道超車(chē)”，已經(jīng)成為擺在明面上的命題。
