基于ROS机器人的智能物流系统设计
发布时间：2020-12-16 19:37
电子商务物流的快速发展,对仓储物流管理的快速和效率提出了更高的要求,迫使越来越多的物流公司采用新技术实现现代物流的智能化管理,如搬运机器人、机械臂、码垛机器人、起降设备运用到物流仓储环境中。本文针对物流系统中货架操作区和出入库之间货盘运输问题,设计了一个智能物流系统,采用智能搬运机器人实现货盘运输的智能化管理。论文以智能搬运机器人的调度和用户管理系统为核心内容展开研究,首先,采用基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位技术结合最小二乘法实现了对搬运机器人的精确定位;其次,采用差速转向控制原理,基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)实现了搬运机器人的驱动和控制;再次,采用改进的A星算法(A Star,A*)优化转弯次数和路径长度实现了搬运机器人的最短路径规划;然后,采用基于速度调节冲突解决方法解决了搬运机器人的交通冲突;最后,使用Visual Studio 2015软件编程开发了用户管理系统;最终通过硬件和软件的结合实现了搬运机器人的智能物流系统。通过在实验室搭建UWB定位基站,对基于UWB定位方法的搬运机器人定位精度进行了测量,定位精...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文的研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 智能物流系统国外研究现状
1.2.2 智能物流系统国内研究现状
1.3 本文主要研究内容及文章结构
第二章 ROS机器人智能物流系统理论基础
2.1 机器人定位技术
2.1.1 UWB定位原理
2.1.2 UWB定位方法
2.2 机器人运动控制和坐标转换
2.2.1 两轮差速控制原理
2.2.2 TF坐标变换
2.3 仓储环境的建图原理
2.3.1 仓储环境建模
2.3.2 电子地图的路径设计
2.4 机器人路径规划方法
2.4.1 迪杰斯特拉（Dijkstra）算法
2.4.2 A*算法
2.5 机器人调度原则和冲突分类
2.5.1 机器人系统调度原则
2.5.2 机器人路径冲突分类
2.6 机器人路径冲突检测及解决方法
2.6.1 基于时间窗的路径规划
2.6.2 基于有向图的路径规划
2.7 本章小结
第三章 ROS机器人路径规划和调度策略仿真
3.1 建立环境电子地图
3.2 路径规划算法仿真
3.2.1 Dijkstra算法和A*算法的比较
3.2.2 A*算法仿真
3.2.3 改进的A*算法及仿真
3.3 基于时间窗的多机器人调度策略仿真
3.3.1 基于停车等待的交通冲突解决策略仿真
3.3.2 基于速度调节的交通冲突解决策略仿真
3.3.3 停车等待和速度调节两种方法的比较
3.4 本章小结
第四章 ROS机器人物流系统总体设计
4.1 机器人物流系统需求分析
4.2 机器人物流系统总体设计
4.3 机器人物流系统硬件设计
4.3.1 系统硬件选型
4.3.2 硬件平台搭建
4.4 机器人物流系统软件开发平台
4.5 ROS系统的应用
4.6 本章小结
第五章 智能物流系统软件设计与实现
5.1 物流系统软件功能分析
5.2 软件系统实现
5.2.1 电子地图的建立
5.2.2 通信模块
5.2.3 机器人管理模块
5.2.4 路径规划模块
5.2.5 任务调度模块
5.2.6 监控模块
5.3 机器人定位坐标解算
5.4 机器人行驶里程和旋转角控制
5.5 本章小结
第六章 智能物流系统测试与分析
6.1 UWB定位设备的数据标定和定位测试
6.2 智能物流系统工作流程
6.3 单AGV任务测试
6.4 多AGV任务测试
6.5 系统测试结果分析
6.6 本章小结
结论
研究工作总结
工作展望
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ROS的惯性和视觉里程计的机器人室内定位[J]. 龚学锐,闵华松. 组合机床与自动化加工技术. 2019(05)
[2]ROS框架下移动机器人室内定位导航研究[J]. 谢宇忻,刘延雯,王铄,蔡俊,吴叶兰. 工业技术创新. 2019(01)
[3]基于ROS的竞赛机器人自主定位与导航技术研究[J]. 宋杰,申剑涛,张豪. 科学技术创新. 2019(06)
[4]基于ROS的室内机器人导航技术研究[J]. 刘海平,战强. 机械制造与自动化. 2018(06)
[5]仓储物流中自动导引车的路径规划研究[J]. 刘敬一,孙维堂,刘闽,董君陶. 组合机床与自动化加工技术. 2018(12)
[6]智能物流分拣传送系统设计与实现[J]. 侯睿,张驰,周沛驰,李宗霖. 信息记录材料. 2018(11)
[7]智能制造对物流技术的新需求[J]. 钱乐平,朱宝昌,盖宇春,朱岩,闻琦. 物流工程与管理. 2018(10)
[8]基于人工智能的大规模物流系统设计[J]. 季长清,王御龙,陈龙军,王溯,胡晓,王德龙. 中国科技信息. 2018(18)
[9]基于传统超宽带的室内高精度动态定位算法[J]. 王冰,刘炎炎,李清泉,庄严,钟佳威. 测绘地理信息. 2018(04)
[10]基于信号到达时间差的超宽带室内定位算法[J]. 曾玲,彭程,刘恒. 计算机应用. 2018(S1)
硕士论文
[1]基于UWB的室内机器人定位系统研究与设计[D]. 顾衍明.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于群体智能优化的AGV路径规划算法研究[D]. 荀燕琴.吉林大学 2017
[3]基于智能仓库的多机器人动态路径规划关键技术研究[D]. 张丹露.中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院) 2017
[4]AGV自动运输系统调度及路径规划的研究[D]. 冯海双.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2920672
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文的研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 智能物流系统国外研究现状
1.2.2 智能物流系统国内研究现状
1.3 本文主要研究内容及文章结构
第二章 ROS机器人智能物流系统理论基础
2.1 机器人定位技术
2.1.1 UWB定位原理
2.1.2 UWB定位方法
2.2 机器人运动控制和坐标转换
2.2.1 两轮差速控制原理
2.2.2 TF坐标变换
2.3 仓储环境的建图原理
2.3.1 仓储环境建模
2.3.2 电子地图的路径设计
2.4 机器人路径规划方法
2.4.1 迪杰斯特拉（Dijkstra）算法
2.4.2 A*算法
2.5 机器人调度原则和冲突分类
2.5.1 机器人系统调度原则
2.5.2 机器人路径冲突分类
2.6 机器人路径冲突检测及解决方法
2.6.1 基于时间窗的路径规划
2.6.2 基于有向图的路径规划
2.7 本章小结
第三章 ROS机器人路径规划和调度策略仿真
3.1 建立环境电子地图
3.2 路径规划算法仿真
3.2.1 Dijkstra算法和A*算法的比较
3.2.2 A*算法仿真
3.2.3 改进的A*算法及仿真
3.3 基于时间窗的多机器人调度策略仿真
3.3.1 基于停车等待的交通冲突解决策略仿真
3.3.2 基于速度调节的交通冲突解决策略仿真
3.3.3 停车等待和速度调节两种方法的比较
3.4 本章小结
第四章 ROS机器人物流系统总体设计
4.1 机器人物流系统需求分析
4.2 机器人物流系统总体设计
4.3 机器人物流系统硬件设计
4.3.1 系统硬件选型
4.3.2 硬件平台搭建
4.4 机器人物流系统软件开发平台
4.5 ROS系统的应用
4.6 本章小结
第五章 智能物流系统软件设计与实现
5.1 物流系统软件功能分析
5.2 软件系统实现
5.2.1 电子地图的建立
5.2.2 通信模块
5.2.3 机器人管理模块
5.2.4 路径规划模块
5.2.5 任务调度模块
5.2.6 监控模块
5.3 机器人定位坐标解算
5.4 机器人行驶里程和旋转角控制
5.5 本章小结
第六章 智能物流系统测试与分析
6.1 UWB定位设备的数据标定和定位测试
6.2 智能物流系统工作流程
6.3 单AGV任务测试
6.4 多AGV任务测试
6.5 系统测试结果分析
6.6 本章小结
结论
研究工作总结
工作展望
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ROS的惯性和视觉里程计的机器人室内定位[J]. 龚学锐,闵华松. 组合机床与自动化加工技术. 2019(05)
[2]ROS框架下移动机器人室内定位导航研究[J]. 谢宇忻,刘延雯,王铄,蔡俊,吴叶兰. 工业技术创新. 2019(01)
[3]基于ROS的竞赛机器人自主定位与导航技术研究[J]. 宋杰,申剑涛,张豪. 科学技术创新. 2019(06)
[4]基于ROS的室内机器人导航技术研究[J]. 刘海平,战强. 机械制造与自动化. 2018(06)
[5]仓储物流中自动导引车的路径规划研究[J]. 刘敬一,孙维堂,刘闽,董君陶. 组合机床与自动化加工技术. 2018(12)
[6]智能物流分拣传送系统设计与实现[J]. 侯睿,张驰,周沛驰,李宗霖. 信息记录材料. 2018(11)
[7]智能制造对物流技术的新需求[J]. 钱乐平,朱宝昌,盖宇春,朱岩,闻琦. 物流工程与管理. 2018(10)
[8]基于人工智能的大规模物流系统设计[J]. 季长清,王御龙,陈龙军,王溯,胡晓,王德龙. 中国科技信息. 2018(18)
[9]基于传统超宽带的室内高精度动态定位算法[J]. 王冰,刘炎炎,李清泉,庄严,钟佳威. 测绘地理信息. 2018(04)
[10]基于信号到达时间差的超宽带室内定位算法[J]. 曾玲,彭程,刘恒. 计算机应用. 2018(S1)
硕士论文
[1]基于UWB的室内机器人定位系统研究与设计[D]. 顾衍明.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于群体智能优化的AGV路径规划算法研究[D]. 荀燕琴.吉林大学 2017
[3]基于智能仓库的多机器人动态路径规划关键技术研究[D]. 张丹露.中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院) 2017
[4]AGV自动运输系统调度及路径规划的研究[D]. 冯海双.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2920672
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