【摘要】：隨著生產(chǎn)制造以及倉儲物流行業(yè)的自動化、信息化、智能化發(fā)展需求,自動導引車(Automated Guided Vehicle,AGV)的作用越來越重要,被廣泛的應(yīng)用于各種工作場合,而自主導航技術(shù)是AGV智能化的重要體現(xiàn)。傳感器是機器人感知世界的“眼睛”,它在機器人控制中具有非常重要的作用,使得機器人具有類似人類的反應(yīng)能力,而研究如何高效利用多傳感器數(shù)據(jù)的傳感器信息融合技術(shù)也扮演著愈來愈重要的角色。因此,研究基于信息融合的AGV定位與自主導航系統(tǒng)具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文主要工作如下:首先,對信息融合技術(shù)、AGV及導航技術(shù)展開研究,選擇機器人操作系統(tǒng)(Robot Operating System,ROS)作為系統(tǒng)軟件平臺,采用光電編碼器、角度傳感器、激光測距儀、Kinect傳感器等作為環(huán)境信息獲取設(shè)備,完成了基于信息融合的AGV定位與導航系統(tǒng)方案設(shè)計。其次,在AGV的粒子濾波同時定位與地圖構(gòu)建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)研究中,首先對傳統(tǒng)粒子濾波進行了基礎(chǔ)研究,對于傳統(tǒng)粒子濾波SLAM采用單一傳感器,常常存在抗干擾性差、可靠性低、誤差大等問題,本文面向AGV設(shè)計一種基于貝葉斯方法融合Kinect傳感器和激光傳感器的基于Rao-Blackwellized粒子濾波器的SLAM方法,在SLAM的決策層進行信息融合,以提高AGV的定位精度和柵格地圖構(gòu)建的準確性。再次,針對基于Cubature粒子濾波的蒙特卡羅定位算法(Monte Carlo Localization,MCL)計算量大、運算速度慢等不足,提出了一種基于自適應(yīng)迭代Cubature粒子濾波的MCL(Adaptive Iterated Cubature MCL,AICMCL)算法,采用Gauss-Newton迭代更新用于降低Cubature粒子濾波器中的高階截斷誤差,提高其準確性。此外,選擇Kullback-Leibler距離(Kullback-Leibler Distance,KLD)方法用于AICMCL算法,根據(jù)預測粒子在自由空間中的分布情況,調(diào)整在線粒子的數(shù)量,以減少計算成本,提高概率密度函數(shù)的質(zhì)量,并通過仿真和實驗驗證了改進算法的高效性和準確性。最后,完成了ROS平臺下基于信息融合的AGV定位與導航系統(tǒng)的設(shè)計與搭建,包括硬件平臺和以嵌入式實時操作系統(tǒng)為主的軟件平臺。在多個環(huán)境中對本文設(shè)計的定位與自主導航系統(tǒng)進行驗證,通過實驗證明了本文設(shè)計的基于信息融合的AGV定位與自主導航系統(tǒng)整體方案具有可行性和可靠性。
【圖文】：

(e) 自動進出電梯 AGV (f) 海康威視智能分揀 AGV圖 1.1 國內(nèi)外 AGV 的典型產(chǎn)品1.2.3 AGV 導航技術(shù)的研究現(xiàn)狀導航技術(shù)是 AGV 的關(guān)鍵技術(shù)之一，采用何種導航方式是 AGV 系統(tǒng)中首先要解決的問題，也是 AGV 實現(xiàn)智能化的關(guān)鍵的一環(huán)。根據(jù)所用傳感器類型的不同，目前國內(nèi)外主要導航方式分為以下幾類。慣性導航[22]是一種自包含的導航技術(shù)，它不需要任何外部信息作參考。在已知起始點、方向和速度的前提下，通過加速度計和陀螺儀提供的測量結(jié)果來追蹤物體當前的位置和方向。但這種導航方式會不可避免的出現(xiàn)累積誤差，長時間運行會導致 AGV 偏離原有定位，從而影響導航精度。通�？捎脭U展卡爾曼濾波修正誤差，達到降噪效果。

用正確的消息類型通過“公交”來發(fā)送或接收消息，主題的。消息發(fā)布者1Talker 1主題Topic消息發(fā)布者PTalker P消息訂閱者1Listener 1消息訂閱者SListener S發(fā)布Publish訂閱Subscribe圖 2.1 主題的工作原理Services)是對主題發(fā)布/訂閱模式的一個補充，服務(wù)主要是數(shù)據(jù)互。在 ROS 中，，通過一個控制器來管理服務(wù)，其中的請求/回遠程程序調(diào)用。ROS 中服務(wù)的工作模式如圖 2.2 所示。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN96;TN713

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本文編號：2623077