AGV 棧板搬運取放路徑規劃技術分析

AGV 精確的棧板拾取與放置仰賴先進的路徑規劃技術。這項任務不僅需要無碰撞的路徑，還需要高精度的姿勢以及接近托盤時的平滑軌跡。本文分析了實現此目標的核心技術，例如 Hybrid A 和 Bézier 曲線的協調應用。

為什麼托盤搬運需要特殊的路徑規劃？

挑戰：

• 末端精度高貨叉必須以厘米/毫米的精度與棧板叉孔對齊，並符合嚴格的停放方向要求。
• 強大的移動限制：需要嚴格遵守 AGV 尺寸、最小轉彎半徑和非完全限制（無橫向移動），尤其是在狹窄的空間。
• 路徑平穩：避免突然加速、減速或轉向，以確保貨物的穩定性和作業安全。
• 近端精確避障：接近棧板時需要高精度感測，以處理未知障礙物或定位錯誤。

技術分析

1.全局路徑規劃

技術：Dijkstra，標準 A*

功能：在全球網格地圖上快速產生從起點到托盤區域的一般路徑（連線、低成本）。

特點：速度快，忽略運動細節。

2.端點精細路徑規劃

核心技術：混合動力 A**

優點：在連續狀態空間 (x, y, θ) 中搜尋，並直接嵌入車輛運動模型 (例如自行車模型)。

效果：產生可達到精確目標姿勢 (x、y、θ) 並符合轉彎半徑等限制條件的可行路徑，解決「最後一公尺」的複雜轉彎問題。

3.路徑平滑與最佳化

核心技術：貝茲曲線

優點：透過控制點產生平滑、連續的曲線，確保起點/終點位置和方向（切線）是可控的。

應用：平滑搜尋產生的路徑 (通常包含角度)，確保連續曲率；連結路徑段；產生連續速度軌跡。

替代技術：B-splines, NURBS。

 4.即時避障與路徑調整

技術：動態視窗演算法 (DWA)、時間彈性帶 (TEB)、快速重新規劃。

功能：根據感測器資料，局部調整路徑/速度以避開動態障礙物，同時儘可能接近原始最佳化路徑。

技術融合

AGV 棧板取放路徑規劃流程如下。

1.全局規劃 (A*)：在網格地圖上規劃一條從起點到棧板區附近的粗略路徑。

2.終端規劃開關：當 AGV 接近棧板區域時，觸發詳細規劃。

3.精確對接（Hybrid A*）：規劃符合運動學至目標姿勢 (x, y, θ) 的路徑。

4.路徑平滑（Bezier/Spline）：平滑拼接後的路徑，以產生幾何連續的最終路徑。

5.軌跡產生：根據控制器執行的平滑路徑，產生具有速度/加速度限制的軌跡。

6.即時避障：監控整個過程，並動態調整路徑/速度以避開障礙物。

挑戰

儘管現有技術已能在一定程度上解決 AGV 棧板取放問題，但仍有持續的挑戰與發展機會：

• 平衡效率與精確度：更詳細的規劃通常意味著更高的運算成本。如何在確保準確性的同時提高規劃速度，是需要持續優化的領域。
• 對動態環境的適應能力：如何更穩健地處理移動的障礙物、變更的棧板位置或姿勢。
• 感測器融合與定位精度：高精度路徑執行有賴於高精度即時定位與環境感知。
• 多 AGV 協同作業：在人口密集的分揀和放置區域，如何有效且安全地協調多台 AGV 進行作業。
• 以學習為基礎的方法：探索強化學習和其他方法的使用，讓 AGV 自動學習最佳的採摘和放置策略與路徑。

總結

在自動化領域中，AGV 的精確托盤揀選和放置是一項複雜而精確的任務。它並不依靠單一的「銀彈」技術，而是依靠多種路徑規劃和優化技術的巧妙組合和協調。

從 Hybrid A* 實現的全局路線導引，到以運動感知為基礎的端點規劃，以及透過 Bézier 曲線等技術實現的平滑軌跡，這些技術共同為 AGV 安全、精確、高效地運作描繪出一條「智慧之路」，為現代自動化物流和生產注入了強大動力。隨著技術的不斷進步，我們有理由相信未來的 AGV 將在托盤搬運作業中展現更高的智慧和靈活性。

AiTEN Robotics 總部設在中國蘇州，是自動化工業車輛 (AMR/AGV) 和物流自動化解決方案的全球領導者。AiTEN Robotics 已開發出十個產品系列，可滿足全棧道物料搬運場景的需求。AiTEN Robotics 已在全球 30 多個國家和地區部署了 200 多個項目，得到了眾多財富 500 強企業的信賴，涉及汽車、食品飲料、化工、製藥、製造、第三方物流等行業，提升了運營安全、效率和未來就緒能力。