基于RFID和二维激光雷达的AGV导航系统研究
发布时间：2021-02-12 07:22
目前普通的仓库还是采用人工来取货和存放货物,普遍存在劳动强度大、货物存取节奏慢、生产效率低和空间利用率低等问题,采用AGV进行物件转运可以很好地解决该问题。但是对于仓库这样多钢架结构的复杂环境,需要探索一种合适的导航方法:二维激光雷达导航具有精度高、可靠性好且数据量相对较小等优点,但是识别钢架结构还是比较困难,对激光雷达的分辨率要求高,且存在全局匹配定位计算量大的问题;无线射频识别（Radio Frequency Identification,简称RFID）技术作为自动识别技术的一种,具有可非接触自动识别且作用距离远、识别速度快等优点,可用来存储位置信息和环境信息等信息,但是RFID技术用于定位时由于其技术特点往往需要将标签阵列,存在定位精度依赖标签阵列的密度且定位精度不高的问题。本文借鉴了人类到达陌生环境时往往借助环境中的特殊地标来帮助记忆位置和路线的思想,将二维激光雷达和RFID技术相结合用于AGV导航,相当于为AGV装上了“眼睛”和“大脑”,不仅可以“看到”周围环境,还可以“记住”周围环境特征并在下一次经过时快速地“认出来”,即同时具备了激光雷达精度高可靠性好的优点以及RFID定...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 激光雷达与AGV导航技术
1.2.1 AGV导航技术的国内外研究现状
1.2.2 AGV导航方式及其特点
1.2.3 基于激光雷达的AGV导航技术
1.3 RFID定位技术
1.4 论文结构和研究目标
1.4.1 本文研究内容和技术思路
1.4.2 本文的研究目标
1.5 本章小结
第2章 二维激光雷达导航AGV系统建模
2.1 二维激光雷达导航AGV系统分析与设计
2.1.1 仓库环境下对AGV的工程需求和整体方案确定
2.1.2 AGV系统构建和运动驱动方案的确定
2.2 二维激光雷达导航AGV运动学分析
2.2.1 运动控制分解
2.2.2 运动轨迹推算
2.3 二维激光雷达导航AGV运动学控制器设计
2.4 仿真实验
2.5 本章小结
第3章 基于RFID和二维激光雷达的定位与地图构建
3.1 RFID定位系统设计
3.1.1 RFID系统的构成、分类及选择
3.1.2 RFID标签信息格式设计
3.1.3 RFID系统的布置方式
3.1.4 RFID电子标签的粗略定位和精确定位
3.2 基于二维激光雷达的地图构建
3.2.1 激光数据预处理
3.2.2 环境特征提取
3.3 基于RFID和二维激光雷达的室内地图构建与更新
3.3.1 多传感器信息融合的AGV定位
3.3.2 人工路标设计
3.3.3 半动态栅格地图构建与更新
3.3.4 AGV导航的初始定位和过程定位
3.4 本章小结
第4章 基于栅格地图的单AGV路径规划
4.1 AGV的路径规划方案设计
4.1.1 路径规划的分类和整体方案设计
4.1.2 AGV在地图上的移动方式
4.2 基于变粒度栅格地图法的单AGV全局路径规划
4.2.1 栅格地图的预处理
4.2.2 变粒度栅格地图法
4.2.3 路径搜索算法
<sup>*算法的单AGV局部路径规划"> 4.3 基于A<sup>*算法的单AGV局部路径规划
<sup>*算法"> 4.3.1 传统的A<sup>*算法
<sup>*算法的改进和优化"> 4.3.2 A<sup>*算法的改进和优化
<sup>*算法改进效果验证仿真实验"> 4.4 A<sup>*算法改进效果验证仿真实验
4.4.1 启发函数优化效果验证
4.4.2 搜索策略改进效果验证
4.4.3 总体改进效果验证
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 论文总结
5.1.1 论文研究工作总结
5.1.2 论文的创新点
5.1.3 论文和研究的不足
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
附录A
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进A*算法在机器人室内路径规划中的应用[J]. 陈若男,文聪聪,彭玲,尤承增. 计算机应用. 2019(04)
[2]基于改进A*算法的移动机器人路径规划[J]. 赵晓,王铮,黄程侃,赵燕伟. 机器人. 2018(06)
[3]双轮差速移动机器人轨迹跟踪混合控制算法研究[J]. 许万,曹松,罗西,王琪,杨维. 组合机床与自动化加工技术. 2018(03)
[4]应用于机器人路径规划的双向时效A*算法[J]. 高民东,张雅妮,朱凌云. 计算机应用研究. 2019(03)
[5]二维激光雷达室内定位数据预处理方法研究[J]. 邹鑫慈,郭哲,隋心,张涵. 矿山测量. 2017(03)
[6]基于激光雷达的重型自动导引运载车定位研究[J]. 林伟民,顿向明,林子洋,山磊,高爱军,范俊. 机械与电子. 2017(03)
[7]自动导向小车的研究现状与发展趋势[J]. 戚钰,付维波. 山东工业技术. 2017(06)
[8]局部路径规划在无人工程机械作业中的应用[J]. 邓博文,张春华,李娟,雷雨能,王钤,张穗华. 兵工自动化. 2016(10)
[9]室内激光雷达导航系统设计[J]. 史风栋,刘文皓,汪鑫,丁娟,史屹君,修春波. 红外与激光工程. 2015(12)
[10]改进的A*算法在机器人路径规划中的应用[J]. 顾辰. 电子设计工程. 2014(19)
博士论文
[1]基于RFID的AGV定位与导引研究[D]. 卢少平.山东大学 2011
硕士论文
[1]轮式移动机器人路径规划研究[D]. 徐梁.西南交通大学 2018
[2]基于无线射频技术（RFID）的仓库管理系统设计[D]. 于亦男.青岛科技大学 2018
[3]基于光纤陀螺/激光雷达组合定位系统研究[D]. 霍炎.哈尔滨工业大学 2017
[4]融合激光测距仪和惯导信息的移动机器人室内定位方法研究[D]. 闫浩月.哈尔滨工业大学 2017
[5]移动服务机器人室内激光导航系统研究[D]. 管国伦.重庆邮电大学 2017
[6]基于CAN总线激光导引AGV车载控制系统研究[D]. 赵国栋.湖北工业大学 2016
[7]多AGV系统协调控制的研究与开发[D]. 宗辰光.河北科技大学 2016
[8]室内自主导航移动机器人路径规划研究[D]. 杨兴.中北大学 2016
[9]激光导引AGV样机研制[D]. 路程.合肥工业大学 2016
[10]基于STM32的自动引导小车（AGV）导航系统的研究[D]. 孙洪伟.武汉理工大学 2014
本文编号：3030474
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 激光雷达与AGV导航技术
1.2.1 AGV导航技术的国内外研究现状
1.2.2 AGV导航方式及其特点
1.2.3 基于激光雷达的AGV导航技术
1.3 RFID定位技术
1.4 论文结构和研究目标
1.4.1 本文研究内容和技术思路
1.4.2 本文的研究目标
1.5 本章小结
第2章 二维激光雷达导航AGV系统建模
2.1 二维激光雷达导航AGV系统分析与设计
2.1.1 仓库环境下对AGV的工程需求和整体方案确定
2.1.2 AGV系统构建和运动驱动方案的确定
2.2 二维激光雷达导航AGV运动学分析
2.2.1 运动控制分解
2.2.2 运动轨迹推算
2.3 二维激光雷达导航AGV运动学控制器设计
2.4 仿真实验
2.5 本章小结
第3章 基于RFID和二维激光雷达的定位与地图构建
3.1 RFID定位系统设计
3.1.1 RFID系统的构成、分类及选择
3.1.2 RFID标签信息格式设计
3.1.3 RFID系统的布置方式
3.1.4 RFID电子标签的粗略定位和精确定位
3.2 基于二维激光雷达的地图构建
3.2.1 激光数据预处理
3.2.2 环境特征提取
3.3 基于RFID和二维激光雷达的室内地图构建与更新
3.3.1 多传感器信息融合的AGV定位
3.3.2 人工路标设计
3.3.3 半动态栅格地图构建与更新
3.3.4 AGV导航的初始定位和过程定位
3.4 本章小结
第4章 基于栅格地图的单AGV路径规划
4.1 AGV的路径规划方案设计
4.1.1 路径规划的分类和整体方案设计
4.1.2 AGV在地图上的移动方式
4.2 基于变粒度栅格地图法的单AGV全局路径规划
4.2.1 栅格地图的预处理
4.2.2 变粒度栅格地图法
4.2.3 路径搜索算法
<sup>*算法的单AGV局部路径规划"> 4.3 基于A<sup>*算法的单AGV局部路径规划
<sup>*算法"> 4.3.1 传统的A<sup>*算法
<sup>*算法的改进和优化"> 4.3.2 A<sup>*算法的改进和优化
<sup>*算法改进效果验证仿真实验"> 4.4 A<sup>*算法改进效果验证仿真实验
4.4.1 启发函数优化效果验证
4.4.2 搜索策略改进效果验证
4.4.3 总体改进效果验证
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 论文总结
5.1.1 论文研究工作总结
5.1.2 论文的创新点
5.1.3 论文和研究的不足
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
附录A
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进A*算法在机器人室内路径规划中的应用[J]. 陈若男,文聪聪,彭玲,尤承增. 计算机应用. 2019(04)
[2]基于改进A*算法的移动机器人路径规划[J]. 赵晓,王铮,黄程侃,赵燕伟. 机器人. 2018(06)
[3]双轮差速移动机器人轨迹跟踪混合控制算法研究[J]. 许万,曹松,罗西,王琪,杨维. 组合机床与自动化加工技术. 2018(03)
[4]应用于机器人路径规划的双向时效A*算法[J]. 高民东,张雅妮,朱凌云. 计算机应用研究. 2019(03)
[5]二维激光雷达室内定位数据预处理方法研究[J]. 邹鑫慈,郭哲,隋心,张涵. 矿山测量. 2017(03)
[6]基于激光雷达的重型自动导引运载车定位研究[J]. 林伟民,顿向明,林子洋,山磊,高爱军,范俊. 机械与电子. 2017(03)
[7]自动导向小车的研究现状与发展趋势[J]. 戚钰,付维波. 山东工业技术. 2017(06)
[8]局部路径规划在无人工程机械作业中的应用[J]. 邓博文,张春华,李娟,雷雨能,王钤,张穗华. 兵工自动化. 2016(10)
[9]室内激光雷达导航系统设计[J]. 史风栋,刘文皓,汪鑫,丁娟,史屹君,修春波. 红外与激光工程. 2015(12)
[10]改进的A*算法在机器人路径规划中的应用[J]. 顾辰. 电子设计工程. 2014(19)
博士论文
[1]基于RFID的AGV定位与导引研究[D]. 卢少平.山东大学 2011
硕士论文
[1]轮式移动机器人路径规划研究[D]. 徐梁.西南交通大学 2018
[2]基于无线射频技术（RFID）的仓库管理系统设计[D]. 于亦男.青岛科技大学 2018
[3]基于光纤陀螺/激光雷达组合定位系统研究[D]. 霍炎.哈尔滨工业大学 2017
[4]融合激光测距仪和惯导信息的移动机器人室内定位方法研究[D]. 闫浩月.哈尔滨工业大学 2017
[5]移动服务机器人室内激光导航系统研究[D]. 管国伦.重庆邮电大学 2017
[6]基于CAN总线激光导引AGV车载控制系统研究[D]. 赵国栋.湖北工业大学 2016
[7]多AGV系统协调控制的研究与开发[D]. 宗辰光.河北科技大学 2016
[8]室内自主导航移动机器人路径规划研究[D]. 杨兴.中北大学 2016
[9]激光导引AGV样机研制[D]. 路程.合肥工业大学 2016
[10]基于STM32的自动引导小车（AGV）导航系统的研究[D]. 孙洪伟.武汉理工大学 2014
本文编号：3030474
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3030474.html
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