快件分拣机器人导航定位系统的研究

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所属分类:AGV设计资料
摘要

为了解决物流中心快件自动分拣机器人导航定位精度的问题,采用惯性导航技术为主、视觉导航为辅的多种传感融合定位方式,设计了具有位置与方向信息的二维码数字标签,利用CCD工业相机获取二维码图像信息,结合microscan(迈斯肯)软件模块对图像的识别判断出分拣机器人小车相对于世界坐标的位置与偏转角度,便于进一步对机器人小车控制系统的设计。实验数据与实际应用结果表明:分拣机器人小车视觉导航定位系统是可行与有效的,且具有精度高、识别耗时低、计算量小等优点,能够满足分拣机器人工作时的导航定位精度要求。

0 引言

近年来,随着我国经济的增长和电子商务行业的快速发展,快递行业对快件包裹的自动分拣有强烈的市场需求。传统交叉带分拣系统存在占地面积大、成本高等问题,中小分拣中心难以承受,且传统物流中心作业模式下人工工作量大、分拣效率低、出错率高,不能满足如今丰富的电子商务物流种类要求。所以迫切需要对商务物流中心分拣系统进行智能化、自动化的设计,以提升物流中心的分拣能力[1],降低工人劳动强度,提高工作效率,实现快件分拣的自动化。针对此,本文从实际应用出发,通过工业相机对二维码地标的扫描,采用惯性导航技术为主、视觉导航为辅的多种传感融合定位方式,对快件自动分拣机器人小车视觉导航定位进行研究。

1 惯性导航定位技术

1.1 平台式惯性导航系统

平台式惯性导航是将加速度计、陀螺仪等测量元件通过万向支架安装在惯性平台上,然后将惯性平台稳定在预定坐标系内,为测量元件提供一个测量基准,使其不受载体角运动的影响[2]。根据加速计的输出导航计算机开始导航解算,进而得出载体的速度、位置等导航参数。平台式惯性导航系统具有计算简单、直接模拟导航坐标系、能够隔离载体角运动、精度高等优点,但也有结构复杂、体积较大、制作成本高等缺点。平台式惯性导航系统原理框图如图1所示。

1.2 捷联式惯性导航系统

捷联式惯性导航是直接将速度计和陀螺仪安装在载体上,在计算机中实时计算载体与导航坐标系之间的关系,并实时计算姿态矩阵求得载体实时速度、位置等参数[3]。捷联式惯性导航具有功能强、可靠性高、精度高、便于安装维护等优点,被广泛应用于精确导航定位领域。加速度计和陀螺仪是惯性导航系统中的两个重要器件,加速度计主要由敏感质电位弹簧、阻尼器等组成,用于检测平移运动的加速度,指向当地的垂线方向;陀螺仪是一种机械惯性导航传感器,可以测得载体的加速度和旋转角度,具有很高的定位导航精度[4]。捷联式惯性导航系统原理框图如图2所示。

快件分拣机器人导航定位系统的研究

2 视觉导航定位技术

视觉导航主要是通过工业相机对路标图像进行信息的获取、传输、处理与解析,从而使分拣机器人能够感知自己的位姿信息。视觉导航定位系统由硬件模块和软件模块两部分组成,硬件模块由工业相机、地标图像及电源等组成;软件模块由上位机和图像解析软件组成[5]。

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