1. 简介

本文目标与用途，本文作为我系统在移动机器人上应用的设计指导文件，着重概念、方法、数据，不讲使用的细节。达到以下目标。

1) 快速了解我系统，掌握我系统全貌。

2) 快速了解我系统对移动机器人的硬件性能要求，并且理解这些性能是可以达到，且是业内同行认可的

3) 帮助用户做出系统初步设计：

① 帮助用户整理出所有的设计输入

② 帮助用户得出所需的我系统硬件清单

③ 帮助用户得出所需的我系统软件清单（软件规模）

④ 帮助用户得出所需的外配件清单

⑤ 帮助用户得出技术路线与技术难点

⑥ 帮助用户得出 需求导入 - 现场勘测 - 设计－（制造）－调试－验证－现场实施 - 交付培训的全流程管理计划

4) 为用户提供一批系统设计文档（设计模版、检查表、调试与测试计划等），帮助用户完成系统的详细设计与验证（规避我方的问题）。

2. 入门帮助

2.1. 前言

2.1.1. 术语表

说明文档涉及的专业术语、名字定义的说明：

表1 术语表

2.1.2. 版本更新说明

l   为增强本产品的安全性、以及为您提供更好的用户体验，浙江科聪控制技术有限公司（下称“浙江科聪”）可能会通过软件自动更新方式对本产品进行改进，但本公司无需提前通知且不承担任何责任。

l   浙江科聪保留随时修改本文档中任何信息的权利，修改的内容将会在本文档的新版本中加入，恕不另行通知。产品部分功能在更新前后可能存在细微差异。

2.1.3. 免责说明

专业人员

本文件所属的产品/系统只允许由符合各项工作要求的专业人员进行操作。其操作必须遵照各自附带的文件说明，特别是其中的安全及警告提示。由于具备相关培训及经验，专业人员可以察觉本产品/系统的风险，并避免可能的危险。

商标

所有带有标记符号®的都是浙江科聪控制技术有限公司的商标。标签中的其他符号可能是一些其他商标，这是出于保护所有者权利的目地由第三方使用而特别标示的。

所需的基本知识      

要理解本手册，需要具备自动化和机器人的基本知识。

l   在适用法律允许的范围内，在任何情况下，本公司都不对因本文档中相关内容及描述的产品而产生任何特殊的、附随的、间接的、继发性的损害进行赔偿，也不对任何利润、数据、商誉、文档丢失或预期节约的损失进行赔偿。

l   本文档中描述的产品均“按照现状”提供，除非适用法律要求，本公司对文档中的所有内容不提供任何明示或暗示的保证，包括但不限于适销性、质量满意度、适合特定目的、不侵犯第三方权利等保证。

l   产品请以实物为准，本文档仅供参考。

l   本文档供多个型号产品做参考，每个产品的具体操作不一一例举，请用户根据实际产品自行对照操作。 

l   如不按照本文档中的指导进行操作，因此而造成的任何损失由使用方自己承担。  

l   本文档可能包含技术上不准确的地方、或与产品功能及操作不相符的地方、或印刷错误，以公司最终解释为准。

服务与支持

如需要回答任何技术问题、培训或订购软件产品方面的帮助，请与浙江浙江科聪科技有限公司营销中心联系。

2.1.4. 保密说明

l   ©浙江科聪控制技术有限公司。版权所有，保留一切权利。

l   本文档所提及的“秘密信息”——涉及的商业秘密、技术秘密、通信或与该产品相关的其他信息，无论是书面的、口头的、图形的、电磁的或其它任何形式的信息，包括(但不限于)数据、模型、样品、草案、技术、方法、仪器设备和其它信息。在未经浙江科聪事先书面许可的情况下，任何人不能以任何形式复制、传递、分发或存储本文档中的任何内容。

2.1.5. 服务

2.1.5.1. 培训  

l   浙江科聪的专业培训人员将会通过线上和线下的方式对使用人员进行系统培训。通过培训使用户更好地了解本公司产品的性能和特点，从而能够正确的使用产品，提高效率。

l   根据需要，本司工程师还会亲临现场给与技术支持与培训。

2.1.5.2. 咨询

l   网站：www.kcrobots.com

l   地址：浙江省杭州市滨江区兴耀科技园3幢14楼

l   技术支持：support@kcrobots.com

l   商务合作：4008509566（18757272234）

l   电话：0571-87915186

2.1.5.3. 支持

l   本产品自安装之日起，享受规定的免费保修服务。保修期内属非人为因素或因产品质量问题所造成的产品损坏、无法使用等问题，请及时与浙江科聪取得联系，并提供购买单据，相关服务人员将会对您的产品进行免费维修。

l   对用户自行拆开的产品不给予维修。

l   保修期满后，产品的故障、损坏等问题，浙江科聪相关服务人员亦负责维修，但需收取维修及更换元器件的材料成本费。

l   保修期满后，浙江科聪相关服务人员仍免费为用户提供解答疑问的服务，包括购买指导，使用方法，安装产品等咨询服务。

2.1.6. 资料获取

请联系对接人获取

3. 团队建设与项目管理

科聪有一支经验丰富的项目实施团队，建立有一套完整的项目设计、产品制造与调试、现场实施与验收的流程。我们也可以帮助您建立和完善这样一支工作队伍。

移动机器人的应用是一项极具综合性的工作，除去具备优秀的产品外，还需要对项目进行严谨的设计和科学的管理。

所有的工作从项目需求开始，将经历设计、生产、调校、实施、交付、售后等一系列环节。我公司团队的经验，将有助于提高各阶段的效率，顺利完成项目的交付。

4. 选型手册

4.1. 系统总貌

4.2. 控制器

4.3. 其它产品的列表

4.4. 软件产品列表

4.5. 参考文档

5. 应用基础

5.1. 导航基础

5.1.1. 自然导航

自然导航是通过激光传感器扫描检测周围环境完成定位的一种导航方式。自然导航的定位参考物可以是工作环境中的墙面、立柱、机器设备等。

自然导航无需在环境中布置特殊的标志物，简化了施工过程。但用户需维持环境轮廓的稳定，不可频繁移动、增减、覆盖环境中的物体。

自然导航路线规划灵活，常被应用于固定装置较多的生产场合，通过合理的设计与施工，其定位精度可达到±10mm。

5.1.2. 激光导航

激光导航是通过检测工作环境中的反射板，实现精确定位的一种导航方式。采用激光导航方式的，需要在AGV上安装“激光扫描器”，在工作环境中安装一定数量的“反射板”。

激光扫描器应水平安装在AGV的无遮挡位置，扫描范围应大于180度。任一时刻激光扫描仪应扫描到4个以上反射板。

激光导航的定位精度高，路线规划灵活，常被应用于仓库等大件物品经常变化的场合，通过合理的设计与施工，其定位精度可达到±5mm。

5.1.3. 二维码导航

二维码导航的机器人，使用摄像头扫描地面铺设的二维码标签，结合预置的二维码地图完成定位。

二维码导航需要与惯性导航组合使用。惯性导航利用编码器、陀螺仪，获得机器人的位置和姿态信息；二维码则提供了到点的精确定位。

二维码导航不受环境变化影响，定位精度高，在清洁环境中，二维码无需经常维护。常应用于环境清洁的高端制造业场合，定位精度可达到±10mm。

5.1.4. 磁导航

磁导航方式需要在路面上贴磁条或安装磁钉，通过磁感应信号实现导引。磁导航优点是抗干扰能力强，不易受天气影响，具有较高的测量精度。但是布置磁条磁钉的工作量大，既定路线不易调整。

常被应用于户外或油污灰尘较多的场合，通过合理的设计与施工，其定位精度可达到±10mm。

5.1.5. 色带导航

色带导航需要在路面上设置光学标志（色带），机器人通过光学传感器采集与分辩色彩，实现定位与导航。

色带的材料成本与安装成本低，但色带的定位精度较低，色带本身容易受到污染。色带导引适合在工作环境洁净，地面平整性好，对定位精度要求不高的场合。

5.1.6. 视觉导航

视觉导航是通过视觉图片对比，实现定位的导航方式。

视觉导航需要在路径上涂刷与地面颜色反差大的涂料，使用AGV上的摄像机拍摄路径图片，将当前实时图片与存储的图片进行对比，完成定位与导航。

视觉导航灵活性比较好，改变或扩充路径也较容易，但是定位精确度较低，对光和污物干扰较敏感护。

5.1.7. GNSS导航

GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），泛指所有的卫星导航系统，如美国的GPS、中国的北斗卫星导航系统。GNSS导航可以在室外空旷环境下应用且无需改造环境，但精度较低，主要应用于车辆、船舶的定位。

5.1.8. 混合导航

混合导航即在同一辆AGV上同时使用两种及以上的导航方式。各种导航方式综合应用，发挥各自特长，提高AGV的环境适应性与定位精度。

例如，在厂房内普通区域采用自然导航，获得路径规划的灵活性；在取放货位置采用二维码导航，提高到点精度；在连接两个厂房的外部道路采用GNSS导航，适应空旷环境。

5.2. 运动控制基础

5.2.1. 底盘的运动中心与坐标系

运动中心是车辆底盘上的一个参考点，车辆在自动导航过程中，导航算法将尽可能得保证该点沿着既定的导航路径运动。

运动中心的位置由底盘的运动特性决定，通常是做原地旋转时，底盘上不发生位移的点。

底盘坐标系以运动中心为原点建立，以车头方向为X轴的正方向。车身安装的传感器均以此为参考坐标系。

注：特例，单舵轮车型，以舵轮中心为坐标系原点。

5.2.2. 旋转中心

旋转中心即运动中心。

5.2.3. 舵轮

舵轮是一种具有转向结构的主动轮。一个舵轮拥有一个动力电机和一个转向电机，同时为车辆提供前进的动力和转向角度。动力电机和转向电机均采用编码器向控制系统反馈转速或方向角。

（一）单舵轮底盘

单舵轮底盘只安装一只舵轮，其它均为从动轮。如常见的叉车（如图），为1只舵轮和2只从动轮结构。

科聪提供了舵轮运动控制算法，根据导航要求的行驶线速度和角速度，解算出舵轮的速度与转向角度。

（二）多舵轮底盘

多舵轮底盘拥有不少于2个舵轮。

多舵轮底盘拥有十分强大的负载能力，但行驶速度较低，调试与控制也较单舵轮底盘更复杂。

科聪提供了多舵轮运动控制算法，根据导航要求的行驶线速度和角速度，为每一个舵轮解算出行驶速度与转向角度。

5.2.4. 差速运动

差速运动的底盘通过调节驱动轮的速度差实现转弯，常见的有两轮差速和四轮差速。

（一）两轮差速底盘

两轮差速底盘具有两个共轴的主动轮，若干可自由转动的脚轮。两个主动轮可以独立调节转速，形成速差后带动底盘转向。

两轮差速系统结构简单，转向灵活，常见用于小型车辆。

（二）四轮差速底盘

四轮差速底盘具有两对（四个）共轴的主动轮，不设从动轮。两侧的主动轮可以独立调节转速，形成速差后带动底盘转向。

因为所有车轮均有动力输出，所以四轮差速底盘动力较强，可以适应崎岖的地形。但是转向时车轮与地面形成滑动摩擦，转向时需要电机输出更高的扭矩。

5.2.5. 差速/舵轮

差速轮统系与舵轮组合运用，构成一对具有转向结构的差速轮。

差速/ 舵轮结构运动灵活，可以实现原地旋转、横移等动作。而且可以避免车轮的滑动摩擦，减少车轮的磨损。

5.2.6. 麦克纳姆轮

麦克纳姆轮由两部分组成：轮毂和辊子，轮毂为轮子的主体，辊子为轮毂周围的类似椭球体的小轮子，轮毂和辊子成一定夹角布置。通过调节各个麦克纳姆轮的转速，可使车体向各个方向平移。

麦克纳姆轮车型运动灵活，但价格昂贵，车轮损耗大。

6. 项目设计

6.1. 现场勘察

项目启动前，需要对现场进行实地勘察，核对项目需求。机器人运行的地面质量和环境状态会影响到科聪机器人控制系统的定位精度、行驶速度、避障设计等要素。

6.1.1. 路面条件

路面条件直接影响底盘的运动通过性、调速稳定性和制动响应性，通用的移动机器人运行场景下，需对下述的各项路面指标进行考察。

1）斜度

移动机器人行驶路面的斜度（H/L）应小于0.05

L：路面长度，大于车身（轴距）长度

H：路面高度差

2）接缝

深度大于5mm的长条形凹陷认为是接缝。

35mm以下的接缝无需处理

35mm以上的接缝可用水泥、沥青铺填或加盖钢板

3）门槛

地面上不应有突起的门槛状物体

4）承重

地面单位承重达标

地面硬度抗压达标

5）摩擦系数

地面与动力轮（材料）的滑动摩擦系数不小于0.5

6）静电

避免静电的积累，地表导电阻抗应小于10⁹欧姆

6.1.2. 自然导航标志物

好的标志物：墙体、方型立柱

一般的标志物：圆型立柱、栅栏、倾斜面

干扰物：透明物体、镜面反光物体、可移动物体

图：玻璃门、高亮不锈钢，小推车，用这三种来进行图示

6.1.3. 避障标志物

不同特点的标志物需要使用不同的传感器

[2] 

6.1.4. 到点精度要求

到点精度受多因素影响，导航方式、车辆行走精度、环境影响、二次调整、辅助定位。

6.1.5. 生产工艺流程

AGV的行走路径、生产工位、充电位等

AGV的节拍数据

6.1.6. 参考文档

6.2. 导航模式选择

根据不同的环境特点、应用要求，选择合适的导航方式。

6.2.1. 参考文档

6.3. 车辆设计

科聪为AGV设计的各个环节积累了丰富的材料，可以为您提供选型指导和应用帮助。

6.3.1. 底盘基本性能要求

6.3.2. AGV常规设计项（匹配技术协议、项目需求）

6.3.3. 专项功能设计

6.3.4. 第三方设备接入

6.3.5. 安全避障设计

移动机器人运行的安全性设计包括主动安全和被动安全，设计上应充分考虑两者的互补，发挥两者各自的优势。

1）标识警告

通过文字、图示，要求人员规范操作或主动避让，以管理手段达到安全目的

2）避障传感器

在AGV上安装适当的传感器，通过检测障碍物后进行主动规避。

3）协同运行

制定多AGV之间的运行规则，避免AGV在路径上相遇，提前消除危险情况

6.3.6. 参考文档

6.4. 路线与节拍设计

流程节拍是对移动机器人业务执行过程中效率的体现，与项目最终的工艺生产息息相关，是移动机器人项目技术可行性评估中系统且重要的一项综合评价指标。

针对项目应用的设计与优化工作，可使现场部署实施过程有据可依，可以预见与解决潜在的应用问题。

6.4.1. 参考文档

6.5. 人机交互（软件与通信）设计

6.5.1. 就地控制

科聪提供标准的手操作器模块与通信接口。

6.5.2. 远程集中控制

科聪提供调度系统（软件），通过通信网络指挥AGV的动作。

6.5.3. 工位上的控制

科聪提供标准的呼叫器，通过调度系统，在工位上一键呼叫AGV。

6.5.4. 上层管理系统联动

科聪的调度系统提供了统一的通信接口，可以接入第三方软件系统。

6.5.5. 参考文档

7. 车辆制造与标定

符合性能指标的机器人产品，是实现导航性能的基础。机器人产品必须经历完整的设计、生产、调校环节。

7.1. AGV制造

科聪团队通过大量的应用实践，主机厂交流，总结了控制系统组装经验。

7.1.1. 导航激光安装

水平安装、激光扫描无遮挡

7.1.2. 磁传感器安装

水平安装，与地面平行

磁传感器与RFID传感器配合使用

7.1.3. 二维码传感器安装

水平安装、与地面保持高度，获得适当的视野

7.2. 检验与标定

科聪为AGV的测试与校准工作定制了专用的测试软件、工具、操作流程。整车的检验与标定工作可以在0.5小时内完成。

7.2.1. 基础行走测试

手操作器控制AGV前进、后退、左转、右转动作正常。

7.2.2. 直线度测试

（一张图片，说明测试的内容与所用的软件和工具）

7.2.3. 里程偏差测试

（一张图片，说明测试的内容与所用的软件和工具）

7.2.4. 速度响应测试

AGV的实际行走速与软件下发指令中的速度的匹配程度。

放一张测试时指令速度与实际速度对比的实例测试图

7.2.5. 导航传感器标定

导航传感器安装到AGV上时，存在的微小位置误差。软件系统需要测量这些误差并进行补偿。

7.3. 参考文档

8. 现场部署

AGV项目现场调试部署的核心工作是构建地图、规划路径、配置工作任务、交通管理配置等等，同时需要进行网络建设、第三方设备对接（如电梯、自动门、呼叫器、pad、产线plc等等）。

科聪团队积累了丰富的现场部署工作的要求与方法。

8.1. 网络建设

网络要求的基本配置：

l 网络协议：IEEE 802.11b/g/n

l 工作频率：5.8GHz/2.4GHz

l 信号强度：>-72dB

l 实时带宽：>5Mbps

l 网络延时：<100ms

l 加密方式：支持64、128位WEP加密、WPA、WPA2

l 漫游切换：切换时间<0.7s

8.2. 反光柱安装

反光柱需选择3M钻石级反光膜，反光柱直径标准为75mm

两个相邻反光柱之间的间距不低于350mm

任一时刻视野中有至少4个反光柱

环境中不应存在其它高反光率的物体

8.3. 二维码铺设

1）间隔不大于1m

2）角度偏差不大于3度

3）平移偏差不大于3mm

8.4. 磁条铺设

铺贴路面要求平整、无水、无油、无灰。可采用直角转弯或弧度转弯。

8.5. 充电桩安装

1）安装在平直牢固地面

2）充电桩位置定位条件良好

3）充电桩前保有足够长的直线行驶距离

8.6. 构建地图

8.7. 路径制定与测试

制定路径后，应进行测试运行，关键点完成重复到点精度测试。

8.8. 配置任务

放一张实际的任务配置的图片

8.9. 交通管理

合理配置交通规则，提高AGV运行效率。

8.10. 呼叫器对接

呼叫器安装在工位上，用于：

1）呼叫车辆

2）反馈状态

呼叫器支持电池供电，无线通信，可以灵活布置。

科聪的调度系统可以同时连接？个标准呼叫器。

8.11. 自动门对接

科聪提供完整的自动门对接方案。

8.12. 参考文档

9. 试运行

试运行是项目验收交付前的重要环节，试运行不但是施工方调试系统，令系统逐步投入正式使用的重要环节，而且是项目验收与交付的必要前导工作。

科聪团队将试运行划分为两个阶段：

第一阶段：施工方调试阶段，从简单（单车）到复杂（多车），从轻负荷到满负荷，验证系统性能，逐步投入正式使用。

第二阶段：客户管理与使用人员介入，客户人员逐步熟悉系统的使用，为项目交付完成准备工作。

两阶段试运行完成后，应完成系统级的验收测试报告、系统运行效能报告、人员熟炼度评估等文件。

9.1. 单车轻载测试

通过单车或少量车完成应用功能的测试，验证可用性。

9.2. 多车满载验证

通过多车满载运行与优化，使AGV系统达到实用的程度。

9.3. 客户介入使用

理论讲解、操作演示、实训实练。

“我做你看”－〉“我说你做”－〉“我看你做”－〉“完全你做”

9.4. 参考文档

10. 交付与培训

移动机器人系统作为生产工具，要发挥最佳的工作效率，客户必须“懂原理”、“会使用”、“能维护”。

科聪团队在实践中总结了一套以用户使用培训和资料移交为核心的保障方法，为客户打造一支覆盖管理、使用、维保的专业队伍。

10.1. 培训与考试

10.1.1. 管理与技术人员培训

1）项目系统结构培训

2）地图、路径、调度、MES等的管理与调整方法

3）提供项目设计与施工资料

10.1.2. 使用人员培训

1）系统操作方法培训

2）简单故障处理培训

3）提供操作手册、操作检查表、简单故障处理手册

10.1.3. 维保人员培训

1）项目系统结构培训

2）机器人故障排查与维修培训

3）系统故障排查与维修培训

4）提供故障排查与维修手册

10.1.4. 考试

涉及安全与重大故障的事项，应安排考试环节。

10.2. 交付

向用户提交“项目设计资料”、“项目施工记录”、“系统使用资料”、“维保资料”、“测试与验收资料”、“培训资料”等等。

11. 售后服务

售后服务的基础是完整的项目材料，包括设计、制造、部署、验收等等。

基于完整的项目材料，售后可以提供：

1）设备维修与备品备件的销售；

2）项目扩产与升级；

3）客户新进人员培训；

去除CRC3000，DRC3000

改成MRC2000

CRC3000和DRC3000以后出简化专版资料

后两个，用的图反了，透明物体用超声波，第3个传感器才是超声波