快件分拣机器人导航定位系统的研究

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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