隨著工業(yè)4.0的提出,現(xiàn)代制造業(yè)對物料運輸提出了更高的要求,智能運輸越發(fā)成為提高制造業(yè)生產(chǎn)效率的重中之重。AGV系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)中,傳統(tǒng)AGV主要依靠固定磁導(dǎo)線導(dǎo)引搬運物料,運動柔性較差,難以滿足復(fù)雜工況的需求。近年來,隨著計算機與各種傳感器硬件性能的提升,適應(yīng)性更強的視覺導(dǎo)引AGV小車成為物流智能裝備研究的熱點。本文以現(xiàn)代制造車間的運輸系統(tǒng)為小車工作場景,對AGV的視覺導(dǎo)引識別控制和PID控制系統(tǒng)進行了研究,概括如下:首先,在視覺導(dǎo)引識別部分,設(shè)計出提取AGV小車相對于道路導(dǎo)引標(biāo)識線的導(dǎo)航角度偏差與距離偏差的算法流程。主要包括:分塊圖像與Otsu圖像分割算法相結(jié)合的閾值分割方法,提高了道路復(fù)雜環(huán)境下導(dǎo)引標(biāo)識線的圖像分割效果;圖像細化算法、Hough直線檢測及直線擬合的導(dǎo)航偏差參數(shù)提取算法,提高了導(dǎo)航偏差參數(shù)的精確度;無需攝像機標(biāo)定的投影畸變矯正算法,簡化了單目視覺導(dǎo)航AGV實現(xiàn)流程。其次,在視覺導(dǎo)航AGV的路徑跟蹤控制部分,建立了兩輪差速驅(qū)動型AGV小車的運動學(xué)模型,并基于此模型建立了通過導(dǎo)航角度偏差和距離偏差與AGV小車行進速度的數(shù)學(xué)模型,得出AGV小車路徑跟蹤控制的系統(tǒng)狀態(tài)方程;設(shè)計了基于粒子群算法優(yōu)化的AGV路徑跟蹤PID控制器,提高了PID控制器的系統(tǒng)性能。再次,利用RFID穩(wěn)定性強、抗干擾的特性實現(xiàn)了AGV小車的全局定位與工位、停車點的精確定點停車。在道路導(dǎo)引標(biāo)識線下鋪設(shè)RFID卡片,通過車載閱讀器讀取卡片存儲的位置數(shù)據(jù)信息,實現(xiàn)AGV的全局定位;在工位與停車點的圖像標(biāo)識處安裝RFID卡片,通過RFID識別卡片結(jié)合圖像識別、光電編碼器實現(xiàn)AGV小車的精確定點停車。最后,搭建了AGV實驗平臺并進行了AGV小車的路徑跟蹤行走實驗與RFID輔助定位實驗,并達到了預(yù)期效果。實驗結(jié)果驗證了本文提出的導(dǎo)航方式的可行性與視覺導(dǎo)引參數(shù)提取的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.44;TP23
【部分圖文】：

國的 Barrette Electronics 公司在 1953 年研制生產(chǎn)的[8]。這輛自動導(dǎo)航小車是由一輛牽引拖車改裝而成，像電車一樣由一條鋼絲索做為其路徑導(dǎo)航。早期的 AGV系統(tǒng)由于自動化技術(shù)、計算機技術(shù)水平的限制未得到廣泛應(yīng)用，僅僅應(yīng)用于部分工業(yè)生產(chǎn)的倉儲環(huán)節(jié)。上個世紀(jì) 60 年代末期，國際上關(guān)于托盤搬運統(tǒng)一規(guī)范以及托盤結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化極大地推動了 AGV 技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用[9]。到 70 年代中，約有 520 套 AGV 系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程中，使用的自動導(dǎo)引小車達到 5000 多臺[10]。 到了 80 年代初，歐美國家開發(fā)出新的 AGV 控制系統(tǒng)， AGV 產(chǎn)業(yè)進入到成熟階段。據(jù)統(tǒng)計，美國的 AGV 生產(chǎn)基地從 1983 年的 20 余處暴漲到 1985年的 74 處[11]。這段時間 AGV 技術(shù)飛速發(fā)展，激光導(dǎo)引技術(shù)、磁帶導(dǎo)引技術(shù)以及之后的融合慣性導(dǎo)航與激光測距技術(shù)等多項導(dǎo)航技術(shù)運用到 AGV 系統(tǒng)中。上個世紀(jì) 90 年代，隨著電子集成化、無線通訊以及數(shù)字圖像處理的飛速發(fā)展，AGV 得到進一步發(fā)展，滿足不同需要的各式 AGV 也應(yīng)運而生。作為現(xiàn)代生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的主要搬運工具，AGV 小車己經(jīng)廣泛應(yīng)用于物流倉儲、加工制造、微電子制造、造紙印刷、卷煙、醫(yī)療、化工、食品等多個行業(yè)，而加工制造產(chǎn)業(yè)成為 AGV 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。

政系統(tǒng)中[14]。1991 年，清華大學(xué)的國家試驗中心進口了國外的先進 AG研究柔性生產(chǎn)系統(tǒng)[15]。中科院沈陽自動化研究所為沈陽金杯汽車廠的客裝配生產(chǎn)線設(shè)計生產(chǎn)了 AGVS 系統(tǒng)，這項技術(shù)于 1996 年獲得國家科學(xué)技三等獎[16]。1999 年，昆船集團研制生產(chǎn)了激光導(dǎo)引方式的物流搬運系統(tǒng)大學(xué)智能車輛課題組自 1992 年便開展室外車輛自主駕駛的研究；目前，制了 4 代智能車輛，包括高速智能駕駛車輛 JUTIV-I 型，JUTIV-II 型V-IV 型，以及工廠物料搬運車 JLUIV-III 型視覺導(dǎo)航智能車[18]。清華大學(xué)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室研究無人車相關(guān)技術(shù)，基于結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境線的特點成功研制出智能車輛-THMR-V，該智能 AGV 能夠自動追蹤結(jié)構(gòu)區(qū)域的導(dǎo)引線[19]。近年來，由于國內(nèi) AGV 市場需求增長的刺激，國內(nèi)資本大量涌入，AG應(yīng)用與生產(chǎn)飛速發(fā)展。國內(nèi) AGV 生產(chǎn)研制企業(yè)大批涌現(xiàn)，國內(nèi)現(xiàn)有的的 AGV 生產(chǎn)制造企業(yè)中，有約 40 家是近幾年新進入該領(lǐng)域的企業(yè)。沈機器人自動化股份有限公司作為國內(nèi) AGV 生產(chǎn)企業(yè)的翹楚，自主研發(fā) 參展 2014 亞洲國際物流技術(shù)與運輸系統(tǒng)展覽會。

圖 1-3 清華大學(xué)研制的 THMR-5航方式分類現(xiàn)自動導(dǎo)引是 AGV 研發(fā)的重要內(nèi)容，也是最為核心的技術(shù)問題，即要V 小車的“我在哪？”、“要去哪？”、“怎么去？”三大核心問題[27]。現(xiàn)自動導(dǎo)引首先要解決 AGV 的自主定位問題。按照 AGV 定位方式與分類，可以分為以下幾類[28]：固定路徑導(dǎo)引定路徑導(dǎo)引方式是指導(dǎo)引路徑預(yù)先設(shè)定，系統(tǒng)運行中不可變更的導(dǎo)引）電磁導(dǎo)引方式種導(dǎo)航方式是最為傳統(tǒng)的，是現(xiàn)在廣泛使用的導(dǎo)航方式之一[29]。這種的工作原理是預(yù)先在 AGV 工作環(huán)境的地面下方 10~30mm 按規(guī)劃路徑，之后加載低壓低頻率的交流電使導(dǎo)線產(chǎn)生特定的電磁場，AGV 小車

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5 黃U

本文編號：2817121