【摘 要】
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近年来,越来越多的企业以提高物流效率和降低人力成本的目标下,将现代物流的关键性自动化装备AGV广泛应用于室内物流系统中。AGV导航功能是AGV能完成搬运任务的核心,但是在室内物流的复杂环境中,传统单一的导航方式存在比较明显的缺陷。因此,需要研究一种适合的、高效的和安全可靠导航方法。本文通过分析了多种导航方式的优缺点,将自由路径与固定路径的导航方式相结合,提出了基于虚拟路标与激光雷达的室内AGV导航
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近年来,越来越多的企业以提高物流效率和降低人力成本的目标下,将现代物流的关键性自动化装备AGV广泛应用于室内物流系统中。AGV导航功能是AGV能完成搬运任务的核心,但是在室内物流的复杂环境中,传统单一的导航方式存在比较明显的缺陷。因此,需要研究一种适合的、高效的和安全可靠导航方法。本文通过分析了多种导航方式的优缺点,将自由路径与固定路径的导航方式相结合,提出了基于虚拟路标与激光雷达的室内AGV导航方法,展开了对虚拟路标的建立和识别、基于虚拟路标的导引与融合A*算法的虚拟路标导航方法进行了研究,实现了AGV在物流动态环境中的自主导航。本文主要工作如下:（1）研究了多层代价地图并设计了满足AGV导航需求的虚拟路标,实现了虚拟路标的创建。通过分析了AGV导航依赖的多层代价地图的原理,并创建自定义虚拟路标地图层;然后根据2D激光雷达的扫描特性和结合导航使用需求设计出虚拟路标,并在自定义图层中完成虚拟路标的创建。（2）提出了基于代价值的虚拟路标识别方法和虚拟路标导引AGV的方法,使得AGV能够识别出虚拟路标并根据路标信息导引AGV运动。通过实时获取局部的代价地图中的代价值数据,运用基于滑动点的轮廓检测算法检测轮廓,然后进行轮廓特征与设计的路标对比,以实现虚拟路标的识别。分析了AGV的运动学模型和速度控制指令,将运动速度控制指令与虚拟路标相结合,以实现AGV的运动导引。（3）提出了基于虚拟路标的全局路径规划和导航方法,实现AGV在物流动态环境中的自主导航。将AGV整个导航过程分解为自由路径导航+虚拟路标导航+自由路径导航,对于起点和终点到物流通道的阶段采用自由路径导航,以实现起点和终点的灵活布置;在物流的动态区域通过路标导引AGV在物流通道内规范运动,可以提高AGV运动过程的安全可靠性和导航效率。还提出了运动纠偏和避让障碍物两种局部导航模式,以提升AGV导航的稳定性和可靠性。（4）验证了上述的研究和方法,通过分别对虚拟路标的识别算法、虚拟路标导引AGV运动和基于虚拟路标的导航方法进行实验验证。实验结果表明了:虚拟路标的识别平均时间为93ms,满足导航的实时性需求;基于虚拟路标导引AGV运动的位置与角度误差分别为2.08cm和1.13°,能够满足AGV的导航需求;基于虚拟路标的导航方法是能进行有效的导航,并相对于传统A*算法提高了6.4%的导航效率以及安全性和可靠性。
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