仓储物流机器人室内定位与路径规划

发布时间：2021-05-20 17:11

　　整体上本课题围绕着仓储多机器人系统设计问题,从实际应用场景出发,研究了仓储多机器人系统设计中几大关键技术问题:定位导航、路径规划、多机器人任务调度。本课题主要包括以下几个方面研究内容:首先,本课题针对轮式仓储机器人的自主定位问题,提出了一种基于视觉信标和里程计数据融合的室内定位方法。通过建立相机模型巧妙地解算信标与相机之间的旋转和平移关系获取定位信息。然后针对信标定位方式更新频率低、定位信息不连续等问题,在分析陀螺仪和里程计角度误差特点的基础上,提出基于方差加权角度融合的方法实现角度融合。并使用Kalman滤波器融合里程计和视觉定位信息弥补单个传感器定位缺陷。然后,针对机器人路径规划问题,在实现经典A*算法基础上,从减少路径转角次数的角度出发对A*算法进行转角约束,同时为减少多机器人在仓储环境中运行时可能发生的碰撞,引入单行道约束对规划出的路径进行限制。最后,进一步研究并设计仓储多机器人拣选系统。针对多机器人拣选系统在运行过程中的拥塞问题,提出基于拥塞控制的多机器人路径规划策略,建立预测拥塞概率和拥塞概率地图,使机器人远离拥挤区域从而提高工作效率。详细分析拣选流程,设计基于贪心思想的多... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 仓储机器人
        1.2.2 自主定位导航与路径规划
        1.2.3 多机器人任务调度
    1.3 研究内容与目标
        1.3.1 自主定位导航与路径规划
        1.3.2 多机器人拣选系统设计
    1.4 论文组织结构
第2章 仓储机器人系统
    2.1 仓储机器人系统软硬件平台
        2.1.1 机器人系统硬件框架
        2.1.2 机器人系统定位软件框架
    2.2 单目相机模型
    2.3 离散型卡尔曼滤波
    2.4 图搜索理论
    2.5 本章小结
第3章 仓储机器人室内定位设计
    3.1 仓储机器人室内定位原理简介
    3.2 信标定位信息的捕获与提取
        3.2.1 基于边缘特征定位信标初分割
        3.2.2 单目视觉定位信息提取
    3.3 多传感器定位信息融合
        3.3.1 仓储机器人里程计误差模型
        3.3.2 基于方差加权的角度融合
        3.3.3 基于Kalman滤波的定位信息融合
    3.4 机器人定位软件设计
    3.5 机器人室内定位实验
    3.6 本章小结
第4章 仓储机器人路径规划
    4.1 标准A*寻路算法研究
    4.2 改进A*寻路算法设计
        4.2.1 引入转角和单行道约束
        4.2.2 仿真实验对比与分析
    4.3 点到点路径规划软件设计
    4.4 本章小结
第5章 仓储多机器人拣选系统设计
    5.1 仓储环境建模与拣选任务描述
        5.1.1 仓库环境建模
        5.1.2 拣选任务描述
    5.2 仓储多机器任务调度与路径生成
        5.2.1 基于拥塞控制的多机器人路径规划策略
        5.2.2 多机器人任务调度策略
        5.2.3 多机器人碰撞避免与死锁
    5.3 仓储多机器人拣选系统软件设计
        5.3.1 多机器人拣选系统软件框架与模块划分
        5.3.2 基于状态转移的单次拣选任务软件设计
    5.4 拣选系统实验分析
        5.4.1 多机器人拣选软件实验分析
        5.4.2 拥塞控制实验分析
        5.4.3 任务调度实验分析
    5.5 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]多机器人智能仓储系统中智能调度的研究[J]. 蒋家志,刘国.  机电工程技术. 2017(09)
[2]移动机器人在高压变电站中的应用[J]. 鲁守银,张营,李建祥,慕世友.  高电压技术. 2017(01)
[3]医疗机器人技术发展综述[J]. 倪自强,王田苗,刘达.  机械工程学报. 2015(13)
[4]变电站巡检机器人研究现状综述[J]. 杨旭东,黄玉柱,李继刚,李丽,李北斗.  山东电力技术. 2015(01)
[5]仓储物流机器人集群的智能调度和路径规划[J]. 沈博闻,于宁波,刘景泰.  智能系统学报. 2014(06)
[6]基于ICP匹配算法的室内移动机器人定位[J]. 顾文华,周波,戴先中.  华中科技大学学报(自然科学版). 2013(S1)
[7]基于人工势场法的路径规划方法研究及展望[J]. 张殿富,刘福.  计算机工程与科学. 2013(06)
[8]服务机器人技术研究现状与发展趋势[J]. 王田苗,陶永,陈阳.  中国科学:信息科学. 2012(09)
[9]基于边缘增强的二维码区域快速检测定位算法[J]. 刘家昕,刘家朋,赵宇明.  计算机工程. 2012(12)
[10]移动机器人路径规划技术综述[J]. 朱大奇,颜明重.  控制与决策. 2010(07)

博士论文
[1]车载自主定位定向系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2006

硕士论文
[1]变电站巡检机器人路径规划系统设计与实现[D]. 向光海.西南交通大学 2015



本文编号：3198128