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

首先，AMR配備了電機系統(tǒng)，用于驅動和控制機器人的運動。這些電機根據(jù)接收到的指令產(chǎn)生動力，并使機器人能夠在倉庫環(huán)境中移動和操縱。電機系統(tǒng)通常由多個電機組成，用于控制機器人的不同部件，如輪子或腳趾。

其次，AMR依賴于高度智能化的軟件系統(tǒng)，以實現(xiàn)自主導航和避免碰撞。這些軟件系統(tǒng)基于先進的算法和規(guī)劃技術，通過與傳感器數(shù)據(jù)的融合來生成實時地圖，并確定機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)劃最佳路徑和動作，以避免與工人、設備或其他障礙物發(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）、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)進行處理和分析，從而實現(xiàn)精確的導航和碰撞避免。

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

緩慢而穩(wěn)定地贏得比賽

當你仔細觀察AMR時，你學到的第一件事是，這些機器不是為速度而建，沒有零到60的加速度。相反，倉庫機器人的設計是緩慢而穩(wěn)定的，以適度的速度將庫存從A點運送到B點，同時避免與貨架、叉車，尤其是行人發(fā)生碰撞。安全是第一要務，所以大多數(shù)裝載的AMRs--如Locus Robotics的Origin機器人--以每小時2.5英里的低速巡航。

加速度和速度控制

AMR的設計注重緩慢而穩(wěn)定的運動，而非追求高速加速度。其目標是以適度的速度將貨物從A點運送到B點，同時避免與貨架、叉車和行人發(fā)生碰撞。這種設計使得AMR能夠保持安全性為首要任務，因此大多數(shù)裝載的AMR采用低速巡航，例如每小時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型號最高可承載88磅（40公斤），而其P1200系列AMR可以處理高達2645磅（1200公斤）的負載。

電池系統(tǒng)

大多數(shù)AMR依賴于一個或兩個可充電的鋰離子電池作為動力裝置。這些電池類似于智能手機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達8小時的運行時間，使用這樣的電池是合理的。當電池電量不足時，AMR會自動導航到充電站進行快速充電，這被稱為"機會充電"，或者在長時間休息期間如一夜或兩班之間進行完全充電。

板載計算機

AMR內部搭載著一個關鍵的計算機。這個計算機不僅監(jiān)測電力水平，還與倉庫管理系統(tǒng)（WMS）或其他軟件平臺進行通信。它檢索AMR的運行命令，并在每項任務完成后向系統(tǒng)報告。這些計算機通常通過AMR上的Wi-Fi天線與設施的無線網(wǎng)絡連接。

車輛本身的計算

AMR直接在車輛本身上執(zhí)行其他計算，而不依賴無線連接。這些計算通常是與導航或避免碰撞相關的安全關鍵計算。這樣設計的目的是為了防止因失去無線連接（例如掉線或斷電）而導致系統(tǒng)風險。

通過這些關鍵組件和技術的結合，AMR能夠以安全、穩(wěn)定的方式在倉庫環(huán)境中進行運輸和配送任務，同時避免碰撞，并與倉庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)有效的通信和協(xié)調。

AMR的感知能力

當你深入了解AMR的內部構造時，你會驚訝地發(fā)現(xiàn)，AMR的技術不僅限于電池、電腦和天線，還包括一個令人印象深刻的傳感器陣列，這些傳感器實際上充當著機器的眼睛和耳朵。

這些傳感器的復雜程度有很大的差異。在簡單的自動導引車（AGV）等機器上，傳感器可能是廉價的裝置，依賴于外部基礎設施來進行導航。換句話說，這些傳感器需要一些"路標"來定位，這些路標可以是紅外信標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（QR）代碼以識別特定位置。

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這樣更復雜的車輛上，傳感器往往是更高端的設備，能夠實現(xiàn)自主導航。他說："如果AMR檢測到地面上有一輛手推車，它不會直接停下來，而是會繞過它，甚至倒車選擇另一條路徑。因此，它需要激光雷達掃描儀和三維攝像頭。"

LIDAR（光探測和測距）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。這足以讓機器人確定與周圍物理環(huán)境的關系，包括墻壁、門和貨架，這個過程被稱為定位。然而，這還不足以提供一個安全的防撞解決方案：機器人仍然可能會錯過地板上的托盤或探測范圍之外的叉車貨叉。

為了增強AMR的感知能力，開發(fā)人員通常會添加三維（3D）攝像頭傳感器，該傳感器可以繪制機器人周圍高度約為地面到五六英尺范圍內的環(huán)境。舉例來說，MiR結合了一個前視3D相機和一個后視3D相機，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的各個角落添加了接近傳感器，用于檢測相機可能錯過的周圍物體，例如剛剛放在地上的物品。當AMR在環(huán)境中移動時，它將這些多個傳感器的輸入融合到每秒刷新多次的圖像中，通過一種稱為同時定位和映射（SLAM）的過程，幫助AMR避免碰撞并找到適當?shù)穆窂?。通過整合多個傳感器的數(shù)據(jù)，AMR能夠獲得全面而準確的環(huán)境感知，以實現(xiàn)安全、高效的導航和操作。

每個應用都有一個傳感器？

工程師在設計AMR時可以選擇機械激光雷達傳感器，其通過激光發(fā)射和旋轉鏡子的反射來測量飛行時間（TOF），或者選擇固態(tài)激光雷達傳感器，它沒有移動部件。這些傳感器可以根據(jù)機器人的滾動速度進行調整，以便提前預警并給予足夠的時間來停下來，即使在攜帶重物的情況下，也可以"看到"更遠的路程和障礙物。

另外，還有專門用于戶外的激光雷達傳感器，可以在低能見度條件下進行導航，如雨、雪和霧。還有一些針對冷藏儲存區(qū)和冷凍室工作的機器人設計的傳感器，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上的軟件進行分析，以調整駕駛速度，幫助機器人避免碰撞和停機。

隨著AMR應用的發(fā)展，機器人開發(fā)商不斷引入新的傳感器和功能來提升產(chǎn)品的性能。有些機器人現(xiàn)在配備數(shù)碼相機，可以拍攝條形碼和存貨照片，而其他機器人則配備了"高度傳感器"，以便從高處貨架上取貨。還有一些機器人配備類似汽車的大燈和喇叭，可以在轉彎前發(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)改進傳感器、電池和計算機等技術，以滿足不斷增長的需求，并創(chuàng)造出能夠適應不斷變化的物流環(huán)境的強大的AMR系統(tǒng)。