發(fā)布時(shí)間：2017-09-18 04:32

  本文關(guān)鍵詞：基于超寬帶定位的自動(dòng)導(dǎo)引車輛導(dǎo)航方法及其導(dǎo)航系統(tǒng)的研究

  更多相關(guān)文章： AGV 導(dǎo)航系統(tǒng) 超寬帶 蟻群算法 路徑規(guī)劃

【摘要】：隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)導(dǎo)引車輛(AGV)被廣泛應(yīng)用于各種具有較高自動(dòng)化水平的工作場(chǎng)合。導(dǎo)航技術(shù)是AGV的關(guān)鍵技術(shù)之一,傳統(tǒng)的AGV導(dǎo)航技術(shù)對(duì)路徑的設(shè)置要求較高,AGV運(yùn)動(dòng)的柔性較差,難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的工作場(chǎng)景。本文在無(wú)線定位技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了一種基于超寬帶定位的自動(dòng)導(dǎo)引車輛的導(dǎo)航方法,并對(duì)其導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了研究。論文的主要工作如下：(1)分析了無(wú)線定位技術(shù)的原理及實(shí)現(xiàn)方式,研究了采用超寬帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)非同步的雙向測(cè)距,結(jié)合三邊定位算法以及三邊質(zhì)心定位算法,探討了AGV的空間定位實(shí)現(xiàn)方法；針對(duì)在定位過(guò)程中可能出現(xiàn)的誤差,提出了相應(yīng)的補(bǔ)償及優(yōu)化方式,為AGV導(dǎo)航提供了基礎(chǔ)；(2)通過(guò)對(duì)比不同建模方法的優(yōu)缺點(diǎn),為提高環(huán)境建模的效率,選擇了柵格地圖法來(lái)構(gòu)建環(huán)境模型,提出了基于蟻群算法的AGV路徑規(guī)劃的方法,針對(duì)算法速度和穩(wěn)定性的不足,采用精英蟻群系統(tǒng)的方法對(duì)路徑規(guī)劃算法進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化：(3)以Cortex-M4處理芯片以及UWB定位模塊為硬件核心,采用μC/OS-Ⅱ嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)架構(gòu),設(shè)計(jì)了車載導(dǎo)航控制系統(tǒng),制定了處理器與各主要模塊間的通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了AGV自主定位與導(dǎo)引、無(wú)線通信、運(yùn)動(dòng)控制等功能；(4)根據(jù)導(dǎo)航控制的需求,開發(fā)了AGV指揮控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)了登錄、網(wǎng)絡(luò)管理、AGV監(jiān)控、路徑規(guī)劃、任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)管理等模塊,實(shí)現(xiàn)了AGV聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、任務(wù)安排及人機(jī)交互等功能；在靜態(tài)及動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下,對(duì)AGV定位與導(dǎo)航的功能進(jìn)行了測(cè)試與驗(yàn)證,結(jié)果表明,本文提出的基于超寬帶定位的導(dǎo)航方法在一定的誤差允許范圍內(nèi)能較好的實(shí)現(xiàn)室內(nèi)AGV導(dǎo)引功能,其導(dǎo)航路徑的誤差范圍不超過(guò)0.5m,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。所開發(fā)的導(dǎo)航控制系統(tǒng)功能完善,使用便捷,對(duì)于AGV或者其他移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。
【關(guān)鍵詞】：AGV 導(dǎo)航系統(tǒng) 超寬帶 蟻群算法 路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP23
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 AGV發(fā)展概述11-13
• 1.2.1 國(guó)外AGV發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)AGV發(fā)展?fàn)顩r12-13
• 1.3 AGV導(dǎo)航系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 AGV導(dǎo)航技術(shù)介紹13-15
• 1.3.2 研究現(xiàn)狀及分析15-16
• 1.4 課題研究目的和研究?jī)?nèi)容16-19
• 第2章 UWB無(wú)線定位技術(shù)的研究19-35
• 2.1 無(wú)線定位技術(shù)概述19-22
• 2.2 UWB技術(shù)詳細(xì)介紹22-24
• 2.3 UWB測(cè)距的實(shí)現(xiàn)24-26
• 2.4 基于測(cè)距的定位算法的實(shí)現(xiàn)26-30
• 2.4.1 測(cè)距數(shù)據(jù)的投影處理26
• 2.4.2 三邊定位算法26-28
• 2.4.3 三邊質(zhì)心定位算法28
• 2.4.4 算法仿真分析28-30
• 2.5 誤差消除及算法優(yōu)化30-31
• 2.5.1 測(cè)距誤差修正方法30-31
• 2.5.2 移動(dòng)定位的滯后修正方法31
• 2.6 無(wú)線導(dǎo)引的實(shí)現(xiàn)31-34
• 2.7 本章小結(jié)34-35
• 第3章 導(dǎo)航系統(tǒng)環(huán)境建模及路徑規(guī)劃的研究35-48
• 3.1 環(huán)境建模方法35-38
• 3.1.1 環(huán)境模型分析35-37
• 3.1.2 環(huán)境模型選擇37-38
• 3.2 全局靜態(tài)路徑規(guī)劃算法的研究38-40
• 3.2.1 路徑規(guī)劃算法分析38-40
• 3.2.2 路徑規(guī)劃算法選擇40
• 3.3 基本蟻群算法的路徑規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)40-44
• 3.3.1 信息素的表示40-41
• 3.3.2 路徑點(diǎn)選擇41
• 3.3.3 信息素更新41-42
• 3.3.4 算法實(shí)現(xiàn)步驟42-43
• 3.3.5 算法仿真43-44
• 3.4 蟻群算法的優(yōu)化44-46
• 3.4.1 蟻群算法的優(yōu)化方法44
• 3.4.2 精英蟻群系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法44-45
• 3.4.3 改進(jìn)前后算法性能比較45-46
• 3.5 環(huán)境模型及規(guī)劃算法在導(dǎo)航中的應(yīng)用46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 AGV導(dǎo)航系統(tǒng)車載控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48-62
• 4.1 車載控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48-53
• 4.1.1 系統(tǒng)硬件框架與工作流程48-49
• 4.1.2 系統(tǒng)硬件關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)49-53
• 4.2 車載控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)53-57
• 4.2.1 控制終端軟件開發(fā)方法53-54
• 4.2.2 μC/OS-Ⅱ嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)介紹54-56
• 4.2.3 系統(tǒng)功能需求56
• 4.2.4 系統(tǒng)任務(wù)分配與描述56-57
• 4.3 通信協(xié)議設(shè)計(jì)57-61
• 4.3.1 車載控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器間通信協(xié)議57-58
• 4.3.2 車載控制系統(tǒng)與UWB模塊間通信協(xié)議58-60
• 4.3.3 車載控制系統(tǒng)與指揮控制系統(tǒng)間通信協(xié)議60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 AGV導(dǎo)航系統(tǒng)指揮控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)62-67
• 5.1 開發(fā)環(huán)境介紹62
• 5.2 指揮控制系統(tǒng)需求分析62-63
• 5.3 功能模塊設(shè)計(jì)63-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第6章 實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證67-77
• 6.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與設(shè)備介紹67-68
• 6.2 指揮控制系統(tǒng)功能測(cè)試68-73
• 6.3 靜態(tài)定位測(cè)試73-75
• 6.3.1 誤差修正參數(shù)確定73
• 6.3.2 靜態(tài)定位精度測(cè)試73-75
• 6.4 動(dòng)態(tài)AGV導(dǎo)航測(cè)試75-76
• 6.4.1 動(dòng)態(tài)定位補(bǔ)償參數(shù)選擇75
• 6.4.2 AGV導(dǎo)航精確度測(cè)試75-76
• 6.5 本章小結(jié)76-77
• 第7章 總結(jié)與展望77-79
• 7.1 課題總結(jié)77-78
• 7.2 課題展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 致謝82-83
• 附：攻讀碩士期間科研成果83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：873429