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自动导引小车AGV的导航和避障技术研究

作　者: 胡克维
导　师: 姚维
学　校: 浙江大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: AGV 激光定位追踪引导模糊控制避障
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

自动导引小车Auto Guided Vehicle(AGV)作为一种自动化搬运工具,以其灵活的组网能力,成为自动化仓储系统中主要的运输手段。一个完整的AGV系统包括上位机调度系统、通讯系统和AGV车载控制系统。车辆调度、路径规划、导航引导以及障碍物躲避都是AGV研究的几个主要问题。本文从车载控制系统出发,主要对导航和避障技术进行研究。首先,论文在总结概括AGV系统的组成结构、应用特点和发展现状的基础上,详细分析了AGV的激光定位算法和PID控制追踪引导的工作原理,分析了在导航引导过程中引起误差的原因,并给出了误差补偿方法。其次,阐明了模糊集合理论的基本概念,说明了模糊控制原理。AGV避障系统采用多传感器结构,对障碍物距离进行探测。本文从输入模糊化、模糊规则的建立和去模糊化三方面讨论了模糊避障控制器的设计过程。最后,论文以AS-RF两轮差速机器人作为开发平台,组建了激光导航AGV车载系统,实现了基于PID控制追踪引导法的AGV导航引导过程。仿真数据和实际运行结果表明,PID控制的追踪引导精度高,误差波动范围小,具有明显的性能优势。同时,建立了模糊避障控制器,实验得到了模糊避障算法的仿真结果,仿真结果显示AGV的避障过程安全,平稳。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-19
  1.1 AGV自动导引小车概述  12-14
    1.1.1 AGV系统组成  12-13
    1.1.2 AGV的分类  13-14
  1.2 AGV应用的特点  14-15
  1.3 国内外研究现状  15-16
    1.3.1 国外发展现状  15-16
    1.3.2 国内发展现状  16
  1.4 本文研究内容和结构安排  16-19
    1.4.1 主要研究内容  16-17
    1.4.2 本文结构安排  17-19
第2章 AGV的导航引导技术  19-31
  2.1 导航引导技术分类  19-21
  2.2 激光坐标定位技术  21-23
    2.2.1 激光定位原理  21-22
    2.2.2 坐标系初始化  22-23
  2.3 追踪引导法  23-27
    2.3.1 追踪引导原理  23-25
    2.3.2 参考目标选择  25-27
  2.4 PID控制追踪引导  27-28
  2.5 误差分析  28-30
    2.5.1 误差形成原因  28-29
    2.5.2 误差补偿  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章 AGV的模糊避障技术  31-42
  3.1 模糊避障算法  31-33
    3.1.1 避障算法概述  31-32
    3.1.2 模糊控制发展  32-33
  3.2 模糊集合理论  33-35
    3.2.1 模糊集合理论的基本概念  33-34
    3.2.2 模糊推理系统模型  34-35
  3.3 模糊控制原理  35-36
    3.3.1 模糊控制器的组成结构  35
    3.3.2 模糊化  35
    3.3.3 知识库  35-36
    3.3.4 模糊推理  36
    3.3.5 去模糊化  36
  3.4 模糊避障控制器设计  36-41
    3.4.1 模糊避障控制系统设计  37
    3.4.2 障碍物距离模糊化  37-39
    3.4.3 模糊避障规则库的建立  39-40
    3.4.4 模糊避障控制器的去模糊化  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章 AGV车载系统结构  42-53
  4.1 AGV主要性能参数  42
  4.2 AGV车载系统总体设计  42-44
  4.3 激光模块  44-46
  4.4 避障传感器模块  46
  4.5 避障传感器布局  46-49
    4.5.1 声纳测距传感器  47-48
    4.5.2 红外测距传感器  48-49
  4.6 运动模块  49-50
  4.7 通信模块  50-52
    4.7.1 无线模块概述  51-52
    4.7.2 以太网控制芯片  52
  4.8 本章小结  52-53
第5章软件系统设计  53-75
  5.1 开发环境  53-55
    5.1.1 VC++开发环境  53
    5.1.2 开发函数库的安装  53-55
  5.2 AS-RF平台开发要点  55-58
    5.2.1 车身系统的创建  56
    5.2.2 车身系统的退出  56
    5.2.3 车载系统的设备  56-57
    5.2.4 设备管理策略  57-58
  5.3 车载系统设备创建  58-61
    5.3.1 系统添加运动设备  58-59
    53.2 系统添加声纳测距设备  59-61
    5.3.3 系统添加红外测距设备  61
  5.4 串口通信实现  61-64
    5.4.1 串口初始化程序  62-63
    5.4.2 启动串口监听线程  63
    5.4.3 发送数据  63
    5.4.4 数据接收  63-64
  5.5 车载系统软件流程  64-69
    5.5.1 车载系统工作模式  64-65
    5.5.2 程序流程图  65-68
    5.5.3 追踪引导的程序流程  68-69
  5.6 实验结果  69-74
    5.6.1 软件用户界面  69-70
    5.6.2 追踪引导结果与分析  70-73
    5.6.3 模糊避障仿真结果与分析  73-74
  5.7 本章小结  74-75
第6章总结与展望  75-77
  6.1 本文主要工作  75-76
  6.2 未来展望  76-77
参考文献  77-80
附录  80

自动导引小车AGV的导航和避障技术研究

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