基于激光Slam的仓储搬运AGV定位技术研究

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所属分类:AGV设计资料
摘要

中国电子商务产业和快递服务业的快速发展,带来快递业务量的井喷式增长。因此近几年物流装备中智能化程度最高的仓储搬运AGV不断被应用到无人仓库中,实现仓储搬运操作和快递分拣工作的自动化和无人化,从而提高作业效率。而仓储搬运AGV在仓库中正常作业的一个重要前提便是在仓库中的定位。而目前仓储搬运AGV大多采用自主性差、柔性化程度低的固定路径的定位导引方式。因此本文研究一种在半结构化仓库环境中的仓储搬运AGV自主定位方法——基于激光Slam的仓储搬运AGV定位技术。本文的主要研究内容包括:1)分析并研究了国内外在仓储搬运AGV定位导引技术、移动机器人自主定位和Slam技术方面的研究现状,针对在半结构化仓储环境中工作的仓储搬运AGV,研究一种基于激光Slam的仓储搬运AGV定位技术。2)分析研究了实验所用平台——Pioneer-LX的硬件机械结构、软件系统和主要传感器。3)对AGV定位系统进行数学建模。建立机器人坐标系统;根据Pioneer-LX的运动结构和机械结构建立全局坐标系下的里程计运动模型;分析研究了几种地图描述方法,并创建全局地图。4)在传统ICP算法基础上,提出一种非迭代的改进ICP算法,并融合聚类算法剔除错误结果,实现了实时激光扫描数据与全局二维激光地图的快速精确匹配。并针对AGV在路径行驶过程中的定位设计EKF定位算法。对于AGV在停车搬运过程中的定位,对激光数据进行货架特征提取并与全局地图中的货架特征匹配,实现在停车搬运工作前的位置矫正和精确定位。5)设计并搭建实验环境,对改进ICP算法和EKF定位算法实验验证,通过实验结果验证了所设计的定位算法与方法能够实现AGV在路径行驶过程中的自主定位和在停车搬运过程中的精确定位。

目录

基于激光Slam的仓储搬运AGV定位技术研究

图 1-1 技术路线图


摘 要
ABSTRACT

第 1 章 绪论

1.1 选题背景及意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 仓储搬运 AGV 定位导引技术
1.2.3 移动机器人自主定位方法研究现状分析
1.2.3 Slam 技术
1.3 研究内容与创新之处
1.3.1 研究内容
1.3.2 创新之处
1.4 研究方法与技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结

第 2 章 实验平台

2.1 Pioneer-LX 平台概述
2.2 Pioneer-LX 软件系统
2.3 Pioneer-LX 主要传感器
2.3.1 编码器
2.3.2 激光测距仪
2.3.3 陀螺仪
2.4 本章小结

第 3 章 系统建模

3.1 机器人坐标系统
3.2 编码器里程计运动模型
3.3 激光测距传感器模型
3.4 陀螺仪数据模型
3.5 全局地图模型
3.5.1 地图描述方法
3.5.2 全局地图创建
3.6 本章小结 25

第 4 章 基于半结构化仓储环境的 AGV 定位研究

4.1 基于半结构化仓储环境的 AGV 定位总体框架
4.2 基于卡尔曼滤波的滤波定位算法
4.2.1 线型卡尔曼滤波模型
4.2.2 扩展卡尔曼滤波模型
4.2.3 卡尔曼滤波在 AGV 自主定位中的应用
4.3 AGV 路径行驶过程中的定位
4.3.1 标准 ICP 算法
4.3.2 改进的 ICP 算法
4.3.3 基于改进 ICP 算法的 EKF 定位
4.4 AGV 在停车搬运过程的定位
4.4.1 货架特征分析
4.4.2 货架特征提取方法
4.4.3 货架特征匹配与位姿计算
4.5 本章小结

第 5 章 实验验证

5.1 传感器误差实验
5.1.1 激光测距传感器误差实验
5.1.2 陀螺仪传感器误差实验
5.2 实验平台搭建
5.3 AGV 路径行驶过程中的定位实验
5.3.1 编码器数据处理
5.3.2 陀螺仪数据处理
5.3.3 基于改进 ICP 算法的 EKF 定位实验
5.4 AGV 停车搬运过程的定位实验
5.5 本章小结

第 6 章 总结与展望

6.1 全文总结
6.2 工作展望

参考文献

硕士研究生期间主要成果
致谢

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