基于多种导航技术混合的AGV系统设计

摘要

随着劳动力成本的上升和技术水平的提高，物流仓储行业的自动化程度正不断提高。作为仓库物流的核心设备，自动导航车(automated guided vehicle，简称AGV)的应用范围和技术水平得到了迅猛的发展，并在提高运输效率、缩短生产周期和节约成本等多方面起到了显著的作用。
　　本文结合当前热点，介绍了AGV仓库物流系统的研究现状，探讨了该系统的相关设计原理，在此基础上，设计了基于嵌入式控制系统的AGV单机，并建立了多AGV通信，旨在实现完整的混合式自动导航AGV管理系统。主要研究内容包含四部分:
　　1、混合导航AGV系统的框架设计;
　　2、磁导航AGV的整机设计和导航实现;
　　3、基于QR码(即快速响应二维码，quick response code)的视觉定位实现;
　　4、多AGV的通信系统搭建。
　　首先，本文提出了一种基于可切换磁导航和视觉导航的AGV系统框架，使用视觉导航进行站点识别，而在干道上使用磁条导航，并确定了该系统的主要技术。
　　然后是磁导航AGV的整机设计。开发了嵌入式AGV主控板，与多传感器配合形成了完整的AGV硬件控制系统;使用增量式PID算法进行运动控制，形成了具有磁条寻迹，自主避障，无线遥控功能的磁导航AGV单机;制定了路径铺设规则和地图表示方式，使用路由算法进行路径规划，实现了AGV的自主导航。
　　接着，针对电商仓库的实际情景，开发了基于二维码栅格地图的视觉定位功能。在视觉导航系统框架下，自主开发了二维码的高速扫描仪，对AGV进行离散定位;结合惯性导航信息和离散坐标信息，对AGV的位置进行连续跟踪;使用视觉信息进行精确定位，实现AGV的准确停靠，旋转功能。
　　另外，从路径规划和AGV状态监控的需求出发，确定AGV单机与服务器的通讯内容和格式;搭建基于web框架的服务器，实现AGV的注册和信息存储功能;编写AGV客户端程序，实现与服务器的通信。
　　最后，本文总结了当前研究的成果和创新点，并提出了存在的不足，以作为后续研究工作的重点。

目录

声明

致谢

摘要

图目录

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 AGV系统的研究现状

1．3 研究内容

1．3．1 混合导航AGV系统的框架设计

1．3．2 磁导航AGV的整机设计和导航实现

1．3．3 基于OR码的视觉定位实现

1．3．4 多AGV通信系统搭建

1．4 结构安排

第2章 混合导航AGV系统总体方案

2．1 基于混合导航的AGV物流系统

2．2 磁导航技术方案确定

2．3 视觉导航技术方案确定

2．3．1 视觉导航方案概述

2．3．2 视觉导航技术方案讨论

2．4 路径规划算法确定

第3章 磁导航AGV整机设计和导航实现

3．1 磁导航AGV的基本参数

3．2 磁导航AGV的整机设计

3．2．1 磁导航AGV的机械设计

3．2．2 磁导航AGV的硬件模块

3．3 磁导航AGV的功能开发

3．3．1 导航功能实现

3．3．2 站点检测实现

3．3．3 自主避障实现

3．3．4 蓝牙无线遥控

3．4 磁导航AGV运行测试

3．4．1 寻迹实验测试结果

3．4．2 读地标实验测试结果

3．4．3 分岔识别测试结果

3．5 本章小结

第4章 基于QR码的视觉定位实现

4．1 仓库物流场景下的视觉导航方案

4．2 QR码编解码实现

4．2．1 QR码与zbar库概述

4．2．2 图像采集

4．2．3 QR码编解码实现

4．3 基于QR码的AGV实时定位

4．3．1 基于惯性导航信息的AGV粗定位

4．3．2 基于图像信息的AGV精定位

4．4 视觉导航整体框架

4．5 QR码视觉定位测试

4．5．1 QR码识别结果

4．5．2 QR码视觉定位测试

4．6 本章小结

第5章 多AGV通信系统搭建

5．1 多AGV通信系统的必要性

5．2 通信格式和内容

5．3 SSH框架简述

5．4 基于SSH框架的多AGV通信系统

5．4．1 开发工具简介

5．4．2 SSH框架搭建

5．5 AGV-服务器通信测试

5．5．1 通信测试步骤和结果

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文研究内容总结

6．2 展望

参考文献

作者简历