基于UWB无线定位技术的AGV室内导航与控制技术研究

  • 基于UWB无线定位技术的AGV室内导航与控制技术研究已关闭评论
  • 103 views
  • A+
所属分类:AGV设计资料
摘要

AGV(Automated Guided Vehicle)机器人在工业生产、物流仓储等行业的发展过程中扮演了重要的角色,然而现有AGV的导航方式多为基于固定式磁线、RFID射频标签、激光以及视觉等引导方式,无法适应复杂多变的工作环境。而随着UWB无线定位技术的发展成熟,UWB无线定位技术在工厂、仓库、隧道、电厂等工作场合下都得到了理想的定位效果,因此本文针对传统AGV机器人在导航方式上存在的缺陷与不足,研究设计了基于UWB无线定位技术的AGV机器人。本文首先分析并建立了轮式移动机器人的运动学模型,深入研究了运动控制算法,分析了传统控制理论在线性、时不变被控系统中发挥的作用。针对非线性、时变被控系统,在两轮差速结构移动机器人模型上结合传统控制方法与神经网络强大的非线性映射与自学习能力,设计了基于二次型性能指标的单神经元PID控制器,并在STM32F407嵌入式处理器上实现了运动控制算法,控制性能指标满足实验的要求,免去了人工整定PID参数的繁琐过程。同时深入研究分析了UWB无线定位算法,对定位过程中存在的干扰因素进行了分析研究。针对移动机器人导航过程中,通过惯性测量单元获取机器人姿态信息时存在的积分累积误差、陀螺仪数据漂移现象,结合GPS测向技术在飞行器、船舶导航方面的应用,提出了双移动节点位姿测量方法,并对该测量方法进行了建模分析。同时对于机器人导航所需的环境感知、地图构建与路径规划算法进行了深入研究,结合AGV机器人的实际工作场景设计了基于占据栅格地图的A~*搜索算法。最后搭建了实验测试平台,对AGV机器人的控制系统导航系统进行了测试。对于双移动节点姿态测量系统,最后通过对比实验对系统的测量结果进行了分析研究,实验结果表明该方法相比传统姿态测量方式在精度上还有待进一步提高,但相比于传统的惯性测量单元,该系统不存在测量累积误差,本文的工作也为后续基于UWB双移动节点姿态测量系统的精度提升奠定了一定基础。

目录

基于UWB无线定位技术的AGV室内导航与控制技术研究

图 2-3 坐标系变换

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 传统 AGV 机器人发展现状
1.2.2 UWB 无线定位技术发展现状
1.2.3 移动机器人控制技术发展现状
1.3 本文研究内容与创新
1.4 论文结构安排

第二章 AGV 机器人控制技术研究

2.1 移动机器人运动学模型
2.1.1 运动机构形式
2.1.2 运动描述方式
2.1.3 双轮差速结构移动机器人运动学模型
2.2 运动控制算法研究
2.2.1 传统控制理论
2.2.2 智能控制
2.2.3 基于二次型性能指标的单神经元 PID 控制
2.3 本章小结

第三章 基于 UWB 的机器人位姿数据研究

3.1 UWB 定位技术概述
3.2 无线定位算法研究
3.2.1 Fang 算法
3.2.2 Chan 算法
3.2.3 Taylor 算法
3.3 位姿系统设计
3.3.1 位姿测量系统体系结构
3.3.2 姿态测量模型
3.3.3 位姿数据优化算法
3.4 本章小结

第四章 AGV 机器人导航与路径规划技术研究

4.1 环境感知
4.1.1 基于机器人自身状态测量的传感器
4.1.2 基于外部环境信息测量的传感器
4.2 地图构建技术研究
4.2.1 度量地图
4.2.2 拓扑地图
4.2.3 混合地图
4.3 移动机器人导航技术研究
4.3.1 路径规划技术研究
4.3.2 局部避障技术研究 53
4.4 本章小结

第五章 系统验证与分析

5.1 实验平台搭建
5.1.1 硬件结构搭建 57
5.1.2 底层运动控制系统设计
5.1.3 上位机导航系统设计
5.2 系统测试与分析
5.3 本章小结

第六章 总结与展望

致 谢
参考文献

恭喜,此资源为免费资源,请先
注意:本站资源多为网络收集,如涉及版权问题请及时与站长联系QQ:2766242327,我们会在第一时间内与您协商解决。如非特殊说明,本站所有资源解压密码均为:agvba.com。
weinxin
微信公众号
agvba是一个分享AGV知识和agv案例视频的网站。