总体设计该系统由以陀螺仪导航系统、 视觉系统、 AGV 子系统、 电源管理系统、传感器系统和装 置机械结构五部分组成 导航采用陀螺仪导航为主, 视觉导航为辅, 最大化融合和利用各导 航的优势,提高系统的可靠性和导航精度其运行原理如下: AGV 在接收到工作中心的指令后, 由导航系统将其指引至货物装载处, 装载完毕后,按照预设指令,其分析起点 -终点路径后,规划出最佳行走路径,行走至指定位置该过程中不断利用导航系统识别周围特征标志信息,以实时利用 AGV 子系统计算分析其所处位置, 之后利用无线通信方式发送至工作中心电脑, 以管理和规划工业现场的总体 物流运行进度,避免相互干涉,提高运输效率项目技术归纳为以下几点:(1)陀螺仪导航与视觉联合导航: 本系统采用陀螺仪导航系统专用模块,主要实现技术为 差分定位, 并结合工业现场的地图, 利用车载控制系统实时分析系统地图坐标数据, 之后与 地图信息对比以获取定位信息 项目采用图 QR 码扫描自适应阈值算法的视觉技术识别运 动过程中的关键标志物,辅以航位推算系统以达到路径自动辨识和规划,从而最终达到对 AGV 导航的目的通过视觉定位 QR 码技术导航的图像获取、摄像机标定、特征提取和深度 恢复等过程,以达到对物体的位置精确定位。
QR码(二维码)(2)路径规划: AGV 运行路径规划分为全局规划和局部规划全局规划中采用切线图法, 即将路径中关键点作为特征点,将该特征点的切线表示弧,这样可以获取 AGV 起始点和目 标点的最短路径,提高 AGV 路径进行规划的速度;局部规划中采用人工势场法,其设计思 想是将 AGV 在工业现场作业视为一种抽象人造受力场中的运动,通过建立人工势场的负梯 度方向指向系统的运动控制方向,目标点对 AGV 产生引力,障碍物对 AGV 产生斥力,其驱动结果使其在势场合力作用下控制 AGV运动方向并计算 AGV 位置,为防止工业现场 AGV 在 到达目标位置前陷入局部小点而无法达到预设位置, 系统利用模拟退火算法使势函数跳出局 部极小点,以使 AGV 顺利到达目标位置3)多任务分解及协调:为解决多个 AGV 间任务分配、路径规划和相互协调,系统采用模 糊动态数学模型的方法, 该方法基于专家辨识系统的设计思路, 将任务分配分解为 “最重要、 重要、一般、次要”四个等级,并将路径规划为“最近、较近、合理、备选”四个等级,之 后利用模糊动态数学模型进行建模和分析,输出最佳的任务分解和路径规划具体应用中, 利用工业现场工作中心对多个 AGV 提前预置任务和目标路径,提供给系统的初始输入和输 出,由系统自动完成对任务和路径的分析,并将指令传送至各 AGV 车载控制系统,以达到AGV 间的任务协调和路径选取。
需要指出的是, 为了解决实际应用过程中由于任务的不断更 新和调整, 以及路径过程中可能出现障碍物等情况, 在工作中心中设有一套预测控制系统和 报警系统, 在满足单一作业完成的前提下, 对工作中心的任务和路径进行实时建模, 以满足 现场变化的需求, 当路径出现死角时, 利用报警系统进行现场提示, 由现场人员进行介入解 决4)基于视觉的 QR 码定位技术 :对于二维码子系统,其中存储该二维码正对的地面的坐标 信息AGV 通过自身的高分辨率长焦摄像头对二维码进行读取和识别, 同时通过二维码图像在摄像头坐标中的旋转情况,与电子罗盘数据进行融合,可以确定 AGV 的精确朝向综合 二维码编码的信息和其在图像中的位置信息,可以对 AGV 小车进行完整的定位。