回顧無(wú)人叉車(chē)歷史，導航技術(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)行導航，如鋼鐵軌道導航、電磁導航、磁釘導航等，導航設施的部署和施工成本高。這一階段的導航方式可稱(chēng)之為“強設施導航”。1990年后，行業(yè)逐步出現了如激光+反射板、彩色帶等導航方式，雖然場(chǎng)地設施的部署和施工成本大幅降低，但場(chǎng)地設施維護頻率隨之增加。這一階段的導航方式可稱(chēng)之為“弱設施導航”。在導航技術(shù)受限于場(chǎng)地設施的模式下，無(wú)人叉車(chē)始終不能脫離場(chǎng)地設施獨立作業(yè)，作業(yè)路線(xiàn)相對固定，難以根據貨物變化作出調整。
進(jìn)入21世紀后，以2D激光雷達（即單線(xiàn)激光雷達）為核心的自然導航技術(shù)在無(wú)人叉車(chē)領(lǐng)域興起，同時(shí)引入二維碼等導航技術(shù)，無(wú)人叉車(chē)進(jìn)一步減少場(chǎng)地設施依賴(lài)，降低設施部署與維護成本，柔性化程度也得到進(jìn)一步提升。
2D激光雷達可以幫助機器人規避障礙物，角頻率及靈敏度上反應快捷，掃描速度快、分辨率強、可靠性高，在測試周?chē)系K物的距離和精度上比較精準。
但2D激光雷達僅能掃描一個(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，難以識別懸空障礙物，只能應用于布局相對簡(jiǎn)單、固定的室內場(chǎng)景，難以滿(mǎn)足無(wú)人叉車(chē)在復雜場(chǎng)景的導航定位需求。
隨著(zhù)工業(yè)與物流倉儲日趨緊迫的智能化需求，對無(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。這使得國內外一批頭部叉車(chē)企業(yè)，如杭叉、?？禉C器人、國自機器人、Agilox、Seegrid等，逐漸開(kāi)始布局性能更優(yōu)越的3D激光雷達導航避障技術(shù)，讓產(chǎn)業(yè)迎來(lái)導航技術(shù)升級的新氣象。
3D激光雷達，無(wú)人叉車(chē)“智能導航之眼”
3D激光雷達，可以同時(shí)發(fā)射及接收多束激光實(shí)現三維立體成像，廣泛應用于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。隨著(zhù)行業(yè)發(fā)展和需求升級，16線(xiàn)、32線(xiàn)等激光雷達產(chǎn)品也逐漸開(kāi)始應用在無(wú)人叉車(chē)領(lǐng)域。
注：2D（單線(xiàn)）激光雷達成像（左）；3D（多線(xiàn)）激光雷達成像（右）
從3D激光雷達與2D激光雷達的點(diǎn)云成像圖對比來(lái)看，可以發(fā)現，3D激光雷達可以?huà)呙枇Ⅲw空間，輸出三維點(diǎn)云密集，物體與墻面立體輪廓清晰，反射率區分準確，為無(wú)人叉車(chē)實(shí)時(shí)定位導航避障提供大量精準可靠的信息支持。
另一方面，3D激光雷達具有對低反射率物體探測能力強、抗環(huán)境光干擾能力強、雨霧雪塵穿透能力強等優(yōu)勢，可以通用于室內與室外復雜場(chǎng)景，相較2D激光雷達優(yōu)勢顯著(zhù)。
通過(guò)搭載3D激光雷達，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、操作精度以及對室內外復雜場(chǎng)景的適應能力，從而實(shí)現柔性化、智能化應用，促進(jìn)倉儲物流的智能化變革。
01
打通室內外場(chǎng)景應用，靈活適應不同作業(yè)需求
當前，市面上的無(wú)人叉車(chē)導航方案主要適用于室內場(chǎng)景。但實(shí)際上，除了倉庫內部物流，倉庫與戶(hù)外貨柜車(chē)、飛翼車(chē)、平板車(chē)之間的搬運與裝卸貨也是非常重要的環(huán)節。無(wú)人叉車(chē)要實(shí)現真正意義上的高效全流程作業(yè)，必須要能兼容室內外場(chǎng)景。
以未來(lái)機器人旗下VNE 20室內外平衡重無(wú)人叉車(chē)為例，VNE 20頂部部署了一臺RoboSense（速騰聚創(chuàng )）RS-Bpearl激光雷達。該雷達通過(guò)32束激光，構成360°×90°的半球型視場(chǎng)角，可以無(wú)死角探測車(chē)身周?chē)系K物及地面地形變化。對于VNE20月臺裝卸貨的核心應用場(chǎng)景，RS-Bpearl激光雷達可以充分探測月臺地面斷崖的地形變化，準確識別月臺的形狀大小與邊緣位置，保護叉車(chē)免于掉落月臺。
結合未來(lái)機器人自研的視覺(jué)導航系統，VNE20車(chē)身的感知和控制能力有了極大提升，同時(shí)具備較強的抗干擾性，能夠應對室外環(huán)境的光線(xiàn)變化，自由穿梭在室內外場(chǎng)景，靈活適應不同作業(yè)要求。
02
導航避障一體化，優(yōu)化傳感器部署數量
無(wú)人叉車(chē)的激光雷達主要分為避障和導航兩類(lèi)功能。此前，無(wú)人叉車(chē)廠(chǎng)家會(huì )針對不同的功能需求選擇不同的產(chǎn)品，但近幾年，隨著(zhù)無(wú)人叉車(chē)導航避障算法技術(shù)的發(fā)展，以及3D激光雷達成本的大幅下降，無(wú)人叉車(chē)行業(yè)開(kāi)始嘗試將避障與導航的功能集中在一個(gè)激光雷達上來(lái)完成。這樣一方面可以相對減少叉車(chē)所搭載的激光雷達數量，降低成本；另一方面也能通過(guò)性能更優(yōu)越的3D激光雷達和3D SLAM技術(shù)，幫助叉車(chē)實(shí)現更佳的導航避障效果。
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(xiàn)激光雷達RS-Helios。該款激光雷達不僅提供水平零度線(xiàn)，而且擁有70°超廣垂直FOV（向下俯探 55°），這意味著(zhù)一顆3D激光雷達即可實(shí)現定位導航與叉車(chē)行駛路徑上低矮物體的精準檢測，輕松實(shí)現導航避障一體化，這不僅讓自動(dòng)叉車(chē)傳感器數量得到優(yōu)化，同時(shí)增加對室外場(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(xiàn)數，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(cháng)一段時(shí)間里，無(wú)人叉車(chē)導航激光雷達的頭部市場(chǎng)被外商占據，叉車(chē)企業(yè)多使用國外廠(chǎng)商的2D激光雷達。國外的企業(yè)因發(fā)展較早，行業(yè)沉淀深厚，產(chǎn)品的穩定性和可靠性相對較高，由此其價(jià)格也長(cháng)期保持在昂貴的萬(wàn)元級別。特別受近年來(lái)疫情影響，國外單線(xiàn)激光雷達價(jià)格甚至還在不斷上漲。
隨著(zhù)過(guò)去十年自動(dòng)駕駛行業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)車(chē)載3D激光雷達的價(jià)格不斷下探，由十萬(wàn)級別下降至萬(wàn)元級別。在顯著(zhù)的性?xún)r(jià)比面前，越來(lái)越多的廠(chǎng)商正考慮用國產(chǎn)3D激光雷達替代海外2D激光雷達。
以RoboSense（速騰聚創(chuàng )）為代表的國產(chǎn)激光雷達企業(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，RS-Bpearl與RS-Helios，已獲得仙工智能、木蟻機器人、Agilox、Seegrid等國內外頭部企業(yè)的應用，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(zhù)應用場(chǎng)景的不斷深入，3D激光雷達的應用是無(wú)人叉車(chē)進(jìn)一步走向智能化的必然趨勢，這也是國產(chǎn)激光雷達新的發(fā)展窗口。
而對于滲透率不足1%的國內無(wú)人叉車(chē)領(lǐng)域而言，無(wú)人叉車(chē)企業(yè)該如何借力國產(chǎn)感知導航技術(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，在世界范圍內實(shí)現“彎道超車(chē)”，已經(jīng)成為擺在明面上的命題。
