全向AGV运动控制及路径规划研究

发布时间：2020-03-28 12:01

【摘要】：全向AGV是一种新兴的物流设备,能够全方位自由移动,运动无死角,具有广阔的市场前景;对全向AGV的研究,可以充分发挥其运动优势,提高物流的智能化水平,具有较高的应用价值。论文以移动机器人技术为基础,利用电机与控制、无线定位、无线通信、3D机器人仿真、MATLAB等软硬件,开展对全向AGV运动控制及路径规划的研究。首先建立了控制系统方案,采用计算机+DSP的系统架构,规定了通信方式并对电机与驱动、定位导航、电源系统、通信系统等硬件构成进行了设计;其次,针对全向AGV的高精度运动要求,对全向AGV进行了运动学建模,并对位姿变化过程进行了离散化分析,设计了基于单神经元PID算法的位姿控制器,利用V-REP对定位跟踪、直线路径跟踪、姿态角控制等进行了仿真分析。然后,针对静态路径规划存在的全局环境信息获取难度大的问题,提出了滚动窗口法与人工鱼群算法相结合的全局动态路径规划策略,设计了路径规划步骤,并在欧氏距离的基础上,引入危险路径惩罚函数对人工鱼群算法的适应度函数进行了改进;仿真结果表明,改进后路径的安全性得到了提高,全向AGV在有效规避障碍物的同时,各路径坐标点与障碍物的平均距离增加了21.98%,碰撞危险有效降低。最后,根据设计方案搭建了试验样机,设计了上位机与下位机软件;完成了全向AGV的运动控制及路径规划测试。测试结果和仿真结果一致,证明了方案的可行性和算法的有效性。本文的研究成果可以为全向AGV的开发设计及类似项目提供理论参考和设计指导,具有一定的推广价值。
【图文】：

西安科技大学全日制工程硕士学位论文动方式划分，AGV 可分为单轮驱动式、差速驱动式和全方位移动采用三轮或五轮结构，一个轮为动力轮，其他轮为被动轮，单轮，行进速度慢，控制较为简单；差速驱动式 AGV 多采用四轮结度差实现转向等操作，灵活性较高，但精度较差，控制难度大；称全方位移动AGV或全向AGV（Omni-directional Automated Gui机器人技术发展的产物，，与传统 AGV 相比，行走结构设计新颖GV 由全方位移动机器人技术的基础上发展而来，一般采用三轮左右和旋转 3 个自由度，可以在保持本体方向不变的情况下沿直其他类型的 AGV 相比，摆脱了转弯半径的限制，能够实现零曲作在空间狭小、机动性要求高的场合[8, 9]。全向 AGV 的驱动轮是动的核心部件，目前主要有正交轮、麦克纳姆轮(Mecanum Whe麦克纳姆轮相比于其他轮系，技术相对比较成熟，麦克纳姆全向的一种全向 AGV，是当前 AGV 机器人化发展趋势的重要体现[6

西安科技大学全日制工程硕士学位论文大连组合机械研究所等机构都研制出各自的AGV并小规模投入生产。近年来，国内AG发展非常迅速，涌现出大量的 AGV 厂家，部分机构取得了不错的成绩，但与国际先进水平依然存在明显的差距。目前国内主要以电磁感应导引 AGV 为主，成本较低，施工难度大，难以进行改造升级；随着生产节奏的加快，激光导引 AGV 和视觉导引 AG等得到了快速推广，但成本相对较高，市场占有率有限。受到日本、台湾 AGC 产品的影响，国内 AGV 技术大多简化了欧美 AGV 的自动装卸功能，着重于 AGV 导引技术的研究与开发，对自由路线式 AGV 相关技术的研究工作大多仍处在理论和试验阶段。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242

【参考文献】

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本文编号：2604423