回顧無人叉車歷史，導(dǎo)航技術(shù)的進(jìn)化無疑是行業(yè)發(fā)展最生動的注腳。
注：無人叉車導(dǎo)航技術(shù)的進(jìn)化
早期的無人叉車需要軌道進(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，雖然場地設(shè)施的部署和施工成本大幅降低，但場地設(shè)施維護(hù)頻率隨之增加。這一階段的導(dǎo)航方式可稱之為“弱設(shè)施導(dǎo)航”。在導(dǎo)航技術(shù)受限于場地設(shè)施的模式下，無人叉車始終不能脫離場地設(shè)施獨(dú)立作業(yè)，作業(yè)路線相對固定，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)在無人叉車領(lǐng)域興起，同時(shí)引入二維碼等導(dǎo)航技術(shù)，無人叉車進(jìn)一步減少場地設(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，在測試周圍障礙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題，成像缺乏高度信息，難以識別懸空障礙物，只能應(yīng)用于布局相對簡單、固定的室內(nèi)場景，難以滿足無人叉車在復(fù)雜場景的導(dǎo)航定位需求。
隨著工業(yè)與物流倉儲日趨緊迫的智能化需求，對無人叉車的靈活性、通用性和安全可靠性提出了更高的挑戰(zhàn)。這使得國內(nèi)外一批頭部叉車企業(yè)，如杭叉、海康機(jī)器人、國自機(jī)器人、Agilox、Seegrid等，逐漸開始布局性能更優(yōu)越的3D激光雷達(dá)導(dǎo)航避障技術(shù)，讓產(chǎn)業(yè)迎來導(dǎo)航技術(shù)升級的新氣象。
3D激光雷達(dá)，無人叉車“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)用于自動駕駛領(lǐng)域。隨著行業(yè)發(fā)展和需求升級，16線、32線等激光雷達(dá)產(chǎn)品也逐漸開始應(yīng)用在無人叉車領(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)云成像圖對比來看，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，為無人叉車實(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)具有對低反射率物體探測能力強(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，可以通用于室內(nèi)與室外復(fù)雜場景，相較2D激光雷達(dá)優(yōu)勢顯著。
通過搭載3D激光雷達(dá)，無人叉車將大大提升其感知能力，獲得更高的作業(yè)效率、操作精度以及對室內(nèi)外復(fù)雜場景的適應(yīng)能力，從而實(shí)現(xiàn)柔性化、智能化應(yīng)用，促進(jìn)倉儲物流的智能化變革。
01
打通室內(nèi)外場景應(yīng)用，靈活適應(yīng)不同作業(yè)需求
當(dāng)前，市面上的無人叉車導(dǎo)航方案主要適用于室內(nèi)場景。但實(shí)際上，除了倉庫內(nèi)部物流，倉庫與戶外貨柜車、飛翼車、平板車之間的搬運(yùn)與裝卸貨也是非常重要的環(huán)節(jié)。無人叉車要實(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)外場景。
以未來機(jī)器人旗下VNE 20室內(nèi)外平衡重?zé)o人叉車為例，VNE 20頂部部署了一臺RoboSense（速騰聚創(chuàng)）RS-Bpearl激光雷達(dá)。該雷達(dá)通過32束激光，構(gòu)成360°×90°的半球型視場角，可以無死角探測車身周圍障礙物及地面地形變化。對于VNE20月臺裝卸貨的核心應(yīng)用場景，RS-Bpearl激光雷達(dá)可以充分探測月臺地面斷崖的地形變化，準(zhǔn)確識別月臺的形狀大小與邊緣位置，保護(hù)叉車免于掉落月臺。
結(jié)合未來機(jī)器人自研的視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，VNE20車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)對室外環(huán)境的光線變化，自由穿梭在室內(nèi)外場景，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
無人叉車的激光雷達(dá)主要分為避障和導(dǎo)航兩類功能。此前，無人叉車廠家會針對不同的功能需求選擇不同的產(chǎn)品，但近幾年，隨著無人叉車導(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，無人叉車行業(yè)開始嘗試將避障與導(dǎo)航的功能集中在一個(gè)激光雷達(dá)上來完成。這樣一方面可以相對減少叉車所搭載的激光雷達(dá)數(shù)量，降低成本；另一方面也能通過性能更優(yōu)越的3D激光雷達(dá)和3D SLAM技術(shù)，幫助叉車實(shí)現(xiàn)更佳的導(dǎo)航避障效果。
比如，仙工智能去年發(fā)布的自動叉車，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)航與叉車行駛路徑上低矮物體的精準(zhǔn)檢測，輕松實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航避障一體化，這不僅讓自動叉車傳感器數(shù)量得到優(yōu)化，同時(shí)增加對室外場景作業(yè)的支持。
注：部署于仙工智能自動叉車的 RS-Helios 垂直視場角示意圖與室外實(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)無人叉車智能化進(jìn)程
在過去很長一段時(shí)間里，無人叉車導(dǎo)航激光雷達(dá)的頭部市場被外商占據(jù)，叉車企業(yè)多使用國外廠商的2D激光雷達(dá)。國外的企業(yè)因發(fā)展較早，行業(yè)沉淀深厚，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性相對較高，由此其價(jià)格也長期保持在昂貴的萬元級別。特別受近年來疫情影響，國外單線激光雷達(dá)價(jià)格甚至還在不斷上漲。
隨著過去十年自動駕駛行業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)車載3D激光雷達(dá)的價(jià)格不斷下探，由十萬級別下降至萬元級別。在顯著的性價(jià)比面前，越來越多的廠商正考慮用國產(chǎn)3D激光雷達(dá)替代海外2D激光雷達(dá)。
以RoboSense（速騰聚創(chuàng)）為代表的國產(chǎn)激光雷達(dá)企業(yè)，也因此逐步進(jìn)入無人叉車市場。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、威馬等車企40余款車型定點(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等國內(nèi)外頭部企業(yè)的應(yīng)用，成為全球無人叉車行業(yè)的新寵。
從整個(gè)行業(yè)未來發(fā)展方向看，伴隨著應(yīng)用場景的不斷深入，3D激光雷達(dá)的應(yīng)用是無人叉車進(jìn)一步走向智能化的必然趨勢，這也是國產(chǎn)激光雷達(dá)新的發(fā)展窗口。
而對于滲透率不足1%的國內(nèi)無人叉車領(lǐng)域而言，無人叉車企業(yè)該如何借力國產(chǎn)感知導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的綜合優(yōu)勢，在后疫情時(shí)代做到降本增效，完成智能化跨越升級，在世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“彎道超車”，已經(jīng)成為擺在明面上的命題。
