基于视觉引导的车间AGV机构及嵌入式控制系统设计

发布时间：2020-04-18 23:23

【摘要】：在现代化生产中,越来越多的AGV在制造业等领域辅助搬运发挥了重大作用。研发功能丰富且成本适宜的带嵌入式系统的AGV应用于物料搬运,能提高生产效率和企业竞争力,有较大的社会经济意义。在分析了国内外关于AGV新近的重要研究成果的基础上,本文根据项目需求,研制出一台功能多样的视觉引导的AGV样机,主要研究工作包括:在自动化机构设计方面,选用了Mecanum轮并计算AGV的速度雅可比矩阵以实现全向运动,对整车与地面的受力进行分析后确定驱动电机的规格。主要设计了一套自动对接货架机构,利用该系统的巡线导引和RFID定位功能,以及Kinect对货架对接标识进行图像识别以调整对中位置,然后主控制器控制推杆等部件完成与货架自动对接。另外,设计了自动充电机构的3D模型,同样利用AGV的巡线运动和所携带的超声波传感器实现自身的初步定位和与充电位置的精确位姿调整,伸出电极对接机构进行充电。在AGV控制系统设计方面,将其分为上层决策与计算控制和下层的电机分布式控制,设计了基于嵌入式Linux系统的ROS软件框架的主控制器树莓派与Arduino相配合的控制系统。分析和设计了Arduino控制电机流程及控制程序,主控制器树莓派与Arduino以及与调度系统的wifi通讯协议和RFID的功能站点编号设计。对AGV避障方案,采用了Kinect图像识别和超声波传感器、人体红外传感器相融合,在地面站点的定位方案使用RFID技术。还基于ROS的传感器驱动模块,实现了用语音控制AGV运动。在AGV巡线纠偏算法方面,提出了将改进型的积分分离和抗积分饱和的增量式PID控制算法应用于AGV巡线纠偏控制,通过调节积分分离阈值,使AGV能纠正因地面摩擦等因素而导致的偏差,巡线更平稳而且不会失去响应。最后,通过机械加工装配与程序调试,在车间中对AGV样机进行实验,测试了样机整车的运动控制性能、定位精度,所设计的自动充电机构、自动货架对接机构等功能和流程的可行性和可靠性,实验证明符合项目实际应用要求。
【图文】：

、自动化立体仓库、医疗护理等运输或存储行业中，，如图 1-1 与图 1-2 所示。因此对 AGV 的研究有科研价值和社会经济意义。图1-1 带机械臂的AGV[2]图1-2 某机车检修基地的搬运AGV[24]1.2.2 AGV 的国外研究现状关于 AGV 的研究和应用最早在欧美国家开展。福特汽车公司在 1913 年为轿车底

图1-1 带机械臂的AGV[2]图1-2 某机车检修基地的搬运AGV[24]1.2.2 AGV 的国外研究现状关于 AGV 的研究和应用最早在欧美国家开展。福特汽车公司在 1913 年为轿车底
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH112

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本文编号：2632656