回顧無人叉車歷史，導航技術的進化無疑是行業(yè)發(fā)展最生動的注腳。
注：無人叉車導航技術的進化
早期的無人叉車需要軌道進行導航，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，雖然場地設施的部署和施工成本大幅降低，但場地設施維護頻率隨之增加。這一階段的導航方式可稱之為“弱設施導航”。在導航技術受限于場地設施的模式下，無人叉車始終不能脫離場地設施獨立作業(yè)，作業(yè)路線相對固定，難以根據貨物變化作出調整。
進入21世紀后，以2D激光雷達（即單線激光雷達）為核心的自然導航技術在無人叉車領域興起，同時引入二維碼等導航技術，無人叉車進一步減少場地設施依賴，降低設施部署與維護成本，柔性化程度也得到進一步提升。
2D激光雷達可以幫助機器人規(guī)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，在測試周圍障礙物的距離和精度上比較精準。
但2D激光雷達僅能掃描一個平面，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，只能應用于布局相對簡單、固定的室內場景，難以滿足無人叉車在復雜場景的導航定位需求。
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)。這使得國內外一批頭部叉車企業(yè)，如杭叉、海康機器人、國自機器人、Agilox、Seegrid等，逐漸開始布局性能更優(yōu)越的3D激光雷達導航避障技術，讓產業(yè)迎來導航技術升級的新氣象。
3D激光雷達，無人叉車“智能導航之眼”
3D激光雷達，可以同時發(fā)射及接收多束激光實現三維立體成像，廣泛應用于自動駕駛領域。隨著行業(yè)發(fā)展和需求升級，16線、32線等激光雷達產品也逐漸開始應用在無人叉車領域。
注：2D（單線）激光雷達成像（左）；3D（多線）激光雷達成像（右）
從3D激光雷達與2D激光雷達的點云成像圖對比來看，可以發(fā)現，3D激光雷達可以掃描立體空間，輸出三維點云密集，物體與墻面立體輪廓清晰，反射率區(qū)分準確，為無人叉車實時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景，相較2D激光雷達優(yōu)勢顯著。
通過搭載3D激光雷達，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外復雜場景的適應能力，從而實現柔性化、智能化應用，促進倉儲物流的智能化變革。
01
打通室內外場景應用，靈活適應不同作業(yè)需求
當前，市面上的無人叉車導航方案主要適用于室內場景。但實際上，除了倉庫內部物流，倉庫與戶外貨柜車、飛翼車、平板車之間的搬運與裝卸貨也是非常重要的環(huán)節(jié)。無人叉車要實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景。
以未來機器人旗下VNE 20室內外平衡重無人叉車為例，VNE 20頂部部署了一臺RoboSense（速騰聚創(chuàng)）RS-Bpearl激光雷達。該雷達通過32束激光，構成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用場景，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，保護叉車免于掉落月臺。
結合未來機器人自研的視覺導航系統(tǒng)，VNE20車身的感知和控制能力有了極大提升，同時具備較強的抗干擾性，能夠應對室外環(huán)境的光線變化，自由穿梭在室內外場景，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
無人叉車的激光雷達主要分為避障和導航兩類功能。此前，無人叉車廠家會針對不同的功能需求選擇不同的產品，但近幾年，隨著無人叉車導航避障算法技術的發(fā)展，以及3D激光雷達成本的大幅下降，無人叉車行業(yè)開始嘗試將避障與導航的功能集中在一個激光雷達上來完成。這樣一方面可以相對減少叉車所搭載的激光雷達數量，降低成本；另一方面也能通過性能更優(yōu)越的3D激光雷達和3D SLAM技術，幫助叉車實現更佳的導航避障效果。
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RS-Helios。該款激光雷達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激光雷達即可實現定位導航與叉車行駛路徑上低矮物體的精準檢測，輕松實現導航避障一體化，這不僅讓自動叉車傳感器數量得到優(yōu)化，同時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時三維成像點云
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，仙工智能進一步研發(fā)了檢測貨物及貨架形狀大小的功能，實現貨物智能裝卸。
03
降本增效，推進無人叉車智能化進程
在過去很長一段時間里，無人叉車導航激光雷達的頭部市場被外商占據，叉車企業(yè)多使用國外廠商的2D激光雷達。國外的企業(yè)因發(fā)展較早，行業(yè)沉淀深厚，產品的穩(wěn)定性和可靠性相對較高，由此其價格也長期保持在昂貴的萬元級別。特別受近年來疫情影響，國外單線激光雷達價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，國產車載3D激光雷達的價格不斷下探，由十萬級別下降至萬元級別。在顯著的性價比面前，越來越多的廠商正考慮用國產3D激光雷達替代海外2D激光雷達。
以RoboSense（速騰聚創(chuàng)）為代表的國產激光雷達企業(yè)，也因此逐步進入無人叉車市場。作為智能激光雷達代表企業(yè)之一，RoboSense（速騰聚創(chuàng)）在智能駕駛領域已獲得比亞迪、路特斯、極氪、威馬等車企40余款車型定點合作的認可。目前，RoboSense（速騰聚創(chuàng)）旗下面向中低速自動駕駛領域的兩款激光雷達，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，成為全球無人叉車行業(yè)的新寵。
從整個行業(yè)未來發(fā)展方向看，伴隨著應用場景的不斷深入，3D激光雷達的應用是無人叉車進一步走向智能化的必然趨勢，這也是國產激光雷達新的發(fā)展窗口。
而對于滲透率不足1%的國內無人叉車領域而言，無人叉車企業(yè)該如何借力國產感知導航技術產業(yè)鏈的綜合優(yōu)勢，在后疫情時代做到降本增效，完成智能化跨越升級，在世界范圍內實現“彎道超車”，已經成為擺在明面上的命題。
