基于視覺導(dǎo)航的自動導(dǎo)引車設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著勞動力價格的上漲，中國制造業(yè)的“人口紅利”正在不斷消失，以現(xiàn)代化、自動化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動技術(shù)紅利替代“人口紅利”，近年來成為我國制造業(yè)物流運輸行業(yè)實現(xiàn)持續(xù)增長的必然選擇。自動導(dǎo)引車(AutomatedGuidedVehicle，簡稱AGV)是生產(chǎn)物料搬運的主要設(shè)備，能夠滿足生產(chǎn)物料搬運系統(tǒng)的要求，是整個工業(yè)自動化和物流自動化的一個重要組成部分。本文結(jié)合當前研究熱點，以自動導(dǎo)引車系統(tǒng)為研究對象，針對目前我國因起步較晚，現(xiàn)有產(chǎn)品

2、大都采用傳統(tǒng)的磁條、激光、慣性導(dǎo)航，在小型化、低成本和可靠性方面存在不足，產(chǎn)品推廣困難的問題，設(shè)計了基于QR碼視覺路標導(dǎo)航的自動導(dǎo)引車系統(tǒng)。其主要研究內(nèi)容包含四個部分:1、自動導(dǎo)引車系統(tǒng)總體方案設(shè)計;2、實驗用自動導(dǎo)引車硬件平臺設(shè)計;3、系統(tǒng)的定位和路徑跟蹤功能實現(xiàn);4、搭建系統(tǒng)測試平臺對系統(tǒng)功能進行測試。
　　首先，針對現(xiàn)有AGV系統(tǒng)方案的不足結(jié)合我國目前的應(yīng)用情況以及其推廣使用的主要應(yīng)用場景需要，參考國外先進系統(tǒng)方案，本文采用

3、了基于QR碼導(dǎo)航的系統(tǒng)方案進行自動導(dǎo)引車系統(tǒng)設(shè)計，該方案與傳統(tǒng)的電磁和激光方案相比具有低成本、高靈活性和高可靠性的技術(shù)優(yōu)勢。然后，根據(jù)系統(tǒng)的實際需要對實驗用的自動導(dǎo)引車系統(tǒng)平臺進行設(shè)計，完成了自動導(dǎo)引車包括主控制器、圖像采集設(shè)備、電機、電機控制器等系統(tǒng)硬件的選型和連接。并對設(shè)計的兩輪差速自動導(dǎo)引車進行運動學(xué)分析，總結(jié)出運動控制方法和航位推算法方。接著，實現(xiàn)了系統(tǒng)的定位和路徑跟蹤功能。主要包括基于QR碼的精確定位功能和動態(tài)路徑跟蹤控制功能

4、。為了實現(xiàn)系統(tǒng)功能自主開發(fā)了具有較高識別效率和成功率的QR碼掃描器，通過建立視覺模型和相機標定實現(xiàn)了系統(tǒng)的精確定位，并將定位和航位推算定位結(jié)合增強定位的穩(wěn)定性和魯棒性，實現(xiàn)了系統(tǒng)的定位功能。并且根據(jù)系統(tǒng)動態(tài)路徑特點，設(shè)計了系統(tǒng)的路徑跟蹤控制方案，實現(xiàn)系統(tǒng)的路徑跟蹤功能。路徑跟蹤分為轉(zhuǎn)向點轉(zhuǎn)向和直線路徑糾偏，通過設(shè)計轉(zhuǎn)向方案和基于模糊控制的直線路徑糾偏實現(xiàn)小車在動態(tài)路徑下的穩(wěn)定路徑跟蹤。編寫了搭載本文設(shè)計的定位算法和路徑跟蹤算法具有路徑設(shè)

5、置、參數(shù)設(shè)置、行使軌跡顯示、行駛狀態(tài)（航向、速度、故障）顯示、手動控制、自動跟蹤等功能的系統(tǒng)軟件。最后，搭建系統(tǒng)測試平臺，設(shè)計合理的測試方案，進行了系統(tǒng)測試。通過系統(tǒng)的測試，驗證了系統(tǒng)的可行性，掌握系統(tǒng)的基本性能指標，并分析系統(tǒng)誤差產(chǎn)生原因，總結(jié)未來改進方向。
　　本文研究設(shè)計的自動導(dǎo)引車系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了期望的功能。小車采用的導(dǎo)航技術(shù)與傳統(tǒng)磁條和激光導(dǎo)航相比具有低成本、高靈活性、高可靠性的優(yōu)勢。本文設(shè)計實現(xiàn)的小車實驗原型機為未來開