基于UWB无线定位的AGV控制系统研究

摘要

在工业4.0的推动下，智能化、信息化、平台化的概念和雏形逐渐在各个工业领域应用并取得了良好的成果。对于现今大多数自动化工场、自动化立库，使用传统的固定路径引导的 AGV已逐渐不能满足物联时代智能化的机械需求及信息化的管理模式，转而需求自动化程度更高的自主规划路径的AGV。
　　本课题主要研究一种基于 UWB无线定位的 AGV控制系统，该控制系统是由UWB无线定位系统、软PLC车载控制系统组合形成的有机整体，对多种AGV路径规划方法进行分析，选用全局路径规划的方式为AGV导航，可控制AGV自主规划路径和动态避障。本文首先研究了几种常用室内定位技术，综合比较下选用UWB定位技术作为本课题的定位方案。
　　针对AGV应用需求，作者将UWB空间定位模型简化为平面定位模型，在相同配置下可获得多组冗余位置信息进行择优，提高了定位的准确性和抗干扰性；采用了栅格法建立了全局静态地图，将地图降维为一维数组进行编码，根据定位标签坐标对静态地图进行异或操作，获得了符合现场实际环境的全局动态地图；将地图信息以及AGV调度信息通过建立的Modbus/TCP网络发送给软PLC车载控制器。
　　在上述工作基础上完成了小车运动控制程序，包括实现了A*算法进行路径规划，对 AGV进行运动学分析，得到车身几何中心速度与四个麦克纳母轮转速间的关系，并可通过红外避障传感器采集信息实现局部动态避障。
　　搭建实验环境，对 AGV的定位精度、自动寻路以及动态避障进行验证，表明AGV能达到较高的定位精度，具有良好的路径规划和避障能力。

目录

声明

1 绪论

1.1课题来源

1.2 课题的背景、目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 整体方案设计

2.1 需求分析

2.2 AGV移动方案

2.3 定位系统

2.4 车载控制系统

2.5 总体方案

2.6 小结

3定位工作站

3.1 软件设计

3.2 定位算法

3.3 地图设计

3.4 通信接口设计

3.5 小结

4 AGV车载控制系统

4.1 寻路算法

4.2 运动学

4.3 局部动态避障

4.4系统实现

4.5 小结

5 实验结果与分析

5.1 定位系统精度验证与分析

5.2 小车自动寻路验证与分析

5.3 小车动态避障验证与分析

5.4 小结

6 全文总结及展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献