自动引导车路径规划研究与应用

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随着物流业、加工制造业等行业的发展,自动引导车(Automated GuidedVehicle,以下简称AGV)作为一种集机械、电子、控制、传感及人工智能等多领域知识技术于一体的高科技运载设备,已经广泛应用于各种工业现场。路径规划问题是AGV最基本的问题之一,对其进行研究有着重要的理论和实践意义。  本文基于当前国情,提出一种以51系列单片机为控制器核心的AGV定位导航与路径规划实现方案。方案模拟真实AGV工作运行环境,并在确保AGV柔性机动的前提下,力求降低AGV制造及使用成本,促进AGV在国内各个行业中的推广应用。  本文的主要内容如下:  ①本文绪论部分从AGV的发展、组成与分类应用以及AGV的关键技术及研究现状等方面对AGV进行了基本简述。  ②在总结AGV常见硬件结构的基础上,本文根据研究需求及成本控制需要,选择了适当的器件,搭建了AGV路径规划研究平台。  ③采用递推平均滤波算法对传感信号进行了滤波处理,并采用卡尔曼滤波定位方法,对AGV平台进行了航位推算定位分析。  ④通过运用模糊控制方法对AGV的方向控制系统进行控制,结果使得机器人巡线导航稳定性和平滑性得到了较大提高。  ⑤首先基于图论对AGV机器人的环境进行建模,结合模拟工作车间的特点,定义了环境地图的拓扑结构,并对地图存储数据结构进行了分析提炼,为实现机器人路径规划奠定了基础;总结常用的图搜索算法,比较了它们之间的特点,选择A*算法对单个AGV进行了路径规划设计;在实际应用中,通过增加转弯次数和转弯角度作为附加移动代价指标,考虑机器人移动过程中速度变化的影响,对A*算法进行了改进。算法改进后更具实用性,能够有效的对AGV运动过程进行控制。  ⑥对于工程实践中遇到的某些具体问题进行了阐述,说明了在调试AGV这样一个环境耦合系统时需要注意问题,并就其中一些关键问题给出了解决意见。  最终,通过将上述方法应用于平台实际教学及竞赛,验证了本文提出的AGV定位导航与路径规划方案的有效性。
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