日本情報通信研究機構成功開發利用IR-UWB簡便實現AMR自主導航的系統
2025年6月17日，日本情報通信研究機構 (NICT) 發布新聞稿，宣布成功開發了一種利用 脈衝型超寬頻無線 (IR-UWB) 技術，使 自主移動機器人 (AMR) 能夠簡便地實現自主導航的系統。 這項技術的突破預計將對物流、倉儲、製造等領域帶來顯著的效率提升和成本降低。
什麼是脈衝型超寬頻無線 (IR-UWB) 技術？
IR-UWB 是一種無線通訊技術，它使用極短的脈衝信號，在非常寬廣的頻譜範圍內傳輸數據。 相比於其他無線技術，IR-UWB 具有以下優勢：
- 高精度定位: IR-UWB 可以實現非常精確的距離測量，精度可達釐米級別，這使得它非常適合用於室內定位和導航。
- 抗干擾能力強: 由於 IR-UWB 使用寬廣的頻譜，它對其他無線信號的干擾具有很強的抵抗力。
- 低功耗: IR-UWB 使用短脈衝信號，因此功耗相對較低，這使得它非常適合用於電池供電的設備，例如 AMR。
開發背景與挑戰
當前，AMR 的自主導航主要依賴於：
- SLAM (同時定位與地圖構建): 透過感測器 (例如激光雷達、攝像頭) 掃描環境，建立地圖並進行實時定位。
- 慣性導航系統 (INS): 利用加速計和陀螺儀等慣性傳感器來追蹤 AMR 的運動。
然而，這些方法存在一些挑戰：
- SLAM 需要大量計算資源: 環境變化或複雜的環境會導致地圖構建和定位的難度增加，需要更強大的計算能力。
- INS 存在累積誤差: 長時間運行會導致定位誤差累積，需要定期修正。
- 部署成本高: 激光雷達等高端感測器的成本較高，增加了 AMR 的整體部署成本。
NICT 的解決方案
NICT 開發的系統利用 IR-UWB 的高精度定位能力，無需複雜的 SLAM 地圖構建過程，即可實現 AMR 的自主導航。該系統主要包含以下幾個部分：
- UWB 錨點: 在工作環境中部署幾個固定的 UWB 錨點，這些錨點已知其確切位置。
- UWB 標籤: AMR 上安裝一個 UWB 標籤，它可以與 UWB 錨點進行距離測量。
- 定位算法: 根據 UWB 標籤與各個 UWB 錨點之間的距離，透過三角定位算法計算出 AMR 的位置。
- 導航控制: 基於 AMR 的位置信息，結合預設的路徑規劃，控制 AMR 的運動，使其能夠按照預定的路線自主導航。
系統的優點
相比於傳統的 AMR 導航方法，NICT 開發的基於 IR-UWB 的系統具有以下顯著優點：
- 簡便部署: 無需複雜的地圖構建，只需部署幾個 UWB 錨點即可。
- 成本效益: IR-UWB 標籤和錨點的成本相對較低，降低了 AMR 的整體部署成本。
- 魯棒性強: 對光照變化、環境變化等因素不敏感，具有更強的魯棒性。
- 低功耗: IR-UWB 的低功耗特性延長了 AMR 的續航時間。
應用前景
NICT 開發的這項技術具有廣泛的應用前景，可以應用於以下領域：
- 物流與倉儲: 在倉庫和物流中心，AMR 可以用於貨物搬運、揀貨、盤點等任務，提高效率和降低成本。
- 製造業: 在工廠車間，AMR 可以用於零件搬運、物料配送等任務，實現生產流程的自動化。
- 零售業: 在大型超市和商場，AMR 可以用於商品巡檢、引導顧客等任務，提升顧客體驗。
- 醫療保健: 在醫院，AMR 可以用於藥品配送、器械搬運等任務，減少醫護人員的工作量。
結論
NICT 成功開發利用 IR-UWB 技術簡便實現 AMR 自主導航的系統，為 AMR 的普及應用掃清了一大障礙。 該技術具有簡便部署、成本效益、魯棒性強和低功耗等優點，有望在物流、倉儲、製造等領域帶來顯著的效率提升和成本降低。 隨著技術的進一步發展和成本的進一步降低，我們可以期待看到更多的 AMR 應用於各行各業，為社會發展帶來更多便利。
インパルス型超広帯域無線（IR-UWB）を用いて 自律走行ロボット（AMR）を簡便に自律走行させるシステムの開発に成功
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