現代倉庫機器人（AMR）的自主導航和碰撞避免功能是通過其內部的電機、軟件和傳感器實現的。

首先，AMR配備了電機系統，用于驅動和控制機器人的運動。這些電機根據接收到的指令產生動力，并使機器人能夠在倉庫環境中移動和操縱。電機系統通常由多個電機組成，用于控制機器人的不同部件，如輪子或腳趾。

其次，AMR依賴于高度智能化的軟件系統，以實現自主導航和避免碰撞。這些軟件系統基于先進的算法和規劃技術，通過與傳感器數據的融合來生成實時地圖，并確定機器人的位置和周圍環境的障礙物。基于這些信息，軟件能夠規劃最佳路徑和動作，以避免與工人、設備或其他障礙物發生碰撞。

最后，AMR配備了多種傳感器，用于感知和感知周圍環境。這些傳感器可以包括激光傳感器（如激光雷達）、視覺傳感器（如攝像頭）和超聲波傳感器等。通過不同類型的傳感器，AMR可以獲取關于周圍環境、障礙物位置和距離等信息。這些傳感器的數據被送入軟件系統進行處理和分析，從而實現精確的導航和碰撞避免。

綜上所述，AMR的自主導航和碰撞避免能力是通過電機系統提供動力和控制、軟件系統進行路徑規劃和動作控制，以及傳感器系統感知周圍環境并提供實時數據支持的綜合作用實現的。這種結合使得AMR能夠在擁擠的物流中心自主導航，避免與工人和設備發生碰撞，從而高效地完成貨物配送任務。

緩慢而穩定地贏得比賽

當你仔細觀察AMR時，你學到的第一件事是，這些機器不是為速度而建，沒有零到60的加速度。相反，倉庫機器人的設計是緩慢而穩定的，以適度的速度將庫存從A點運送到B點，同時避免與貨架、叉車，尤其是行人發生碰撞。安全是第一要務，所以大多數裝載的AMRs--如Locus Robotics的Origin機器人--以每小時2.5英里的低速巡航。

加速度和速度控制

AMR的設計注重緩慢而穩定的運動，而非追求高速加速度。其目標是以適度的速度將貨物從A點運送到B點，同時避免與貨架、叉車和行人發生碰撞。這種設計使得AMR能夠保持安全性為首要任務，因此大多數裝載的AMR采用低速巡航，例如每小時2.5英里（約4公里）。

有效載荷能力

AMR的不同模型具有不同的有效載荷能力。例如，Geek+ Plus的P40型號最高可承載88磅（40公斤），而其P1200系列AMR可以處理高達2645磅（1200公斤）的負載。

電池系統

大多數AMR依賴于一個或兩個可充電的鋰離子電池作為動力裝置。這些電池類似于智能手機中使用的鋰離子電池，但更重且電壓更高。由于AMR需要大量能量來攜帶貨物、為傳感器供電并保持長達8小時的運行時間，使用這樣的電池是合理的。當電池電量不足時，AMR會自動導航到充電站進行快速充電，這被稱為"機會充電"，或者在長時間休息期間如一夜或兩班之間進行完全充電。

板載計算機

AMR內部搭載著一個關鍵的計算機。這個計算機不僅監測電力水平，還與倉庫管理系統（WMS）或其他軟件平臺進行通信。它檢索AMR的運行命令，并在每項任務完成后向系統報告。這些計算機通常通過AMR上的Wi-Fi天線與設施的無線網絡連接。

車輛本身的計算

AMR直接在車輛本身上執行其他計算，而不依賴無線連接。這些計算通常是與導航或避免碰撞相關的安全關鍵計算。這樣設計的目的是為了防止因失去無線連接（例如掉線或斷電）而導致系統風險。

通過這些關鍵組件和技術的結合，AMR能夠以安全、穩定的方式在倉庫環境中進行運輸和配送任務，同時避免碰撞，并與倉庫管理系統實現有效的通信和協調。

AMR的感知能力

當你深入了解AMR的內部構造時，你會驚訝地發現，AMR的技術不僅限于電池、電腦和天線，還包括一個令人印象深刻的傳感器陣列，這些傳感器實際上充當著機器的眼睛和耳朵。

這些傳感器的復雜程度有很大的差異。在簡單的自動導引車（AGV）等機器上，傳感器可能是廉價的裝置，依賴于外部基礎設施來進行導航。換句話說，這些傳感器需要一些"路標"來定位，這些路標可以是紅外信標在貨架和墻壁上的位置，也可以是地板上的條紋，甚至是快速響應（QR）代碼以識別特定位置。

丹麥AMR開發商Mobile Industrial Robots ApS（MiR）的銷售工程師Kent Kjaer表示，在像AMR這樣更復雜的車輛上，傳感器往往是更高端的設備，能夠實現自主導航。他說："如果AMR檢測到地面上有一輛手推車，它不會直接停下來，而是會繞過它，甚至倒車選擇另一條路徑。因此，它需要激光雷達掃描儀和三維攝像頭。"

LIDAR（光探測和測距）傳感器可以在距離地面約8英寸的高度上看到二維（2D）平面的世界。這足以讓機器人確定與周圍物理環境的關系，包括墻壁、門和貨架，這個過程被稱為定位。然而，這還不足以提供一個安全的防撞解決方案：機器人仍然可能會錯過地板上的托盤或探測范圍之外的叉車貨叉。

為了增強AMR的感知能力，開發人員通常會添加三維（3D）攝像頭傳感器，該傳感器可以繪制機器人周圍高度約為地面到五六英尺范圍內的環境。舉例來說，MiR結合了一個前視3D相機和一個后視3D相機，它們具有270度視野（FOV），將它們的輸入融合在一起形成完整的360度圖像。

此外，MiR還在AMR的各個角落添加了接近傳感器，用于檢測相機可能錯過的周圍物體，例如剛剛放在地上的物品。當AMR在環境中移動時，它將這些多個傳感器的輸入融合到每秒刷新多次的圖像中，通過一種稱為同時定位和映射（SLAM）的過程，幫助AMR避免碰撞并找到適當的路徑。通過整合多個傳感器的數據，AMR能夠獲得全面而準確的環境感知，以實現安全、高效的導航和操作。

每個應用都有一個傳感器？

工程師在設計AMR時可以選擇機械激光雷達傳感器，其通過激光發射和旋轉鏡子的反射來測量飛行時間（TOF），或者選擇固態激光雷達傳感器，它沒有移動部件。這些傳感器可以根據機器人的滾動速度進行調整，以便提前預警并給予足夠的時間來停下來，即使在攜帶重物的情況下，也可以"看到"更遠的路程和障礙物。

另外，還有專門用于戶外的激光雷達傳感器，可以在低能見度條件下進行導航，如雨、雪和霧。還有一些針對冷藏儲存區和冷凍室工作的機器人設計的傳感器，可以防止起霧。

SICK還提供了"病態安全系統"，通過收集激光掃描儀數據，并使用AMR上的軟件進行分析，以調整駕駛速度，幫助機器人避免碰撞和停機。

隨著AMR應用的發展，機器人開發商不斷引入新的傳感器和功能來提升產品的性能。有些機器人現在配備數碼相機，可以拍攝條形碼和存貨照片，而其他機器人則配備了"高度傳感器"，以便從高處貨架上取貨。還有一些機器人配備類似汽車的大燈和喇叭，可以在轉彎前發出警示聲音和閃光，提醒倉庫工人注意它們的存在。

隨著物流需求的不斷變化，AMR制造商將繼續改進傳感器、電池和計算機等技術，以滿足不斷增長的需求，并創造出能夠適應不斷變化的物流環境的強大的AMR系統。