自动导航车AGV的激光引导技术研究

1、自动导航车(AGV)的激光引导技术研究浙7工大学城市学院 自动化 10031003 班 蔡刚刚摘要：本文主要介绍了AGTI导的方式，尤其是激光引导AG照统原理及控制原 理。通过对系统功能的介绍和突出特点的归纳，不仅可以看出技术上的先进性， 更重要的是能看到系统管理思想的科学性， 系统构成的周密性，系统运行的协调 性。关键词：AGV;激光引导；AGV控制原理AGV laser guidance technology researchCAI Gang-gangAbstract:Abstract:This paper mainly introduces the AGV lead the way, e

2、specially the laser guideAGV system theory and control theory. Through analyzing the system function and theprominent characteristics of induction, we can see not only the advanced nature oftechnology, more important is to see the system management of scientific thinking, systemstructure thorough, s

3、ystem coordination.KeyKey words:words:AGV; laser system; AGV control theory引言：自动导航小车(AGV是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规 定的导引路径行驶，具有小车编程与停车装置、平安保护以及各种移载功能的运 输小车。近年来随着现代物流以及相关技术在我国高速开展，AGVB广泛应用于物流系统和柔性制造系统中，其高效、快捷、灵活，大大提高了生产自动化程度 和生产效率。本文所研究的AGa于一个数字化车间中，采用激光引导方式，可在导引区 内精确定位，并能根据要求任意改变其运行路径，从而数字化车间物料自动搬运。激光引导的

4、原理及特点1.AGV1.AGV 引导方式简介目前，引导方式有很多种，但并非所有的方法都可以在AGVS统中应用，除了激光引导外，AGV!常还可以采用一下几种引导方式：(1)电磁引导在AGV的行驶路径上埋设金属线，并加载引导频率，其主要优点是引导线隐蔽，不易 污染和破损，引导原理简单，便于控制和通信，对声光无干扰，缺点是灵活性差，改变或扩 充路径较麻烦，对引导线路附近的铁磁物质有干扰，电线铺设工作量大，维护困难。(2)直接坐标引导用定位块将AGV勺行驶区域分成假设十坐标小块，通过计数实现引导，其优点 是可以实现路径的修改，引导的可靠性好，对环境无特别要求，缺点是地面测量 安装复杂，工作量大，引导精

5、度低。(3)惯性引导在AGW装有陀螺仪，根据陀螺仪的偏差进行导引，其主要优点是技术先进， 准确度高，灵活性强，便于组合和兼容，适用领域广，缺点是本钱较高，维护保养等后续问题较难解决，地面也需要磁性块作辅助定位。(4)图像识别引导对AGV亍驶区域的环境进行图像识别，实现智能行驶，这是一种大有潜力的 技术，但仍在研究中，可以想象，图像识别技术与激光引导技术相结合将会为自 动化工程提供意想不到的可能，如引导的可靠性，行驶的平安性。智能化的记忆 识别等都将更加完美。2.2. 激光引导原理激光引导是在九十年代中期开始采用的先进的引导方式，是除GP渺卜唯一不需要地面处理的引导方式，激光引导AGV、车采用激

6、光扫描器和预先在AGW、车 运行区域周围布置好位置的反光板作为激光定位所需的根底环境。激光引导AGV小车的导航系统有静态位置计算模式和在运动状态下持续动态位置的计算两种 计算模式，下面分别进行分析。(1) AGV小车静态位置计算模式：当小车第一次进入系统，AGV小车的当前位置不知道时，要进行初始位置计 算，通过比拟一些反光板的方位， 小车控制器中的导航模块计算出小车 的位置。1)初始化静态位置计算需要的条件：小车静止；激光扫描器能找到至少三个 的反如:板的方位；反光板的位置。2)初始化静态位置计算的原那么和方法：1最后知道的位置优先如在激光扫描器旋转一周中捕捉到的小车方位与最后知道的期望方位相

7、匹 配，那么这个位置就可作为当前位置，如果没有储存最后知道的位置或匹配发生错 误，那么采取下面的定位方法。2米用激光定位算法激光扫描器旋转一圈，三个分布较好的方位被选择，通过计算可确定出小车 在坐标系统中的位置，如位置正确，那么余下的大局部可测量的方位与的放光 板相匹配。反光板应放在操作区适宜的位置处， 并且放光板对AGV勺运行路线来说应尽量呈 三角形排列。(2) AGV小车在运动状态下持续动态位置计算模式当初始化位置计算结束后，小车就开始运动，在运动的过程中，小车需要进 行持续位置计算。 下面采用位姿估算矫正法进行分析。这种估算法的数学运动模 型是以“位姿估算为根底的。它利用小车当前运行的速

8、度、转向的角度、间隔 时间等参数对下一位置进行估算，计算出的是相对于前一位置的新位置。当小车进行完毕初始化位置计算，那么导航模式自动切换到另外的操作模式一 一持续位置计算，当小车运动时采用这个模式，激光导航模块将预期的假象位置 与实际的小车位置到放光板的方位结合起来决定小车的位置。通过从小车控制模块传来的当前小车的速度、转向和测量的小车到放光板的 方位，就可以计算小车的位置。作为首要条件，小车的最初X,Y位置必须知道，然后每50ms进行一次位置计算。3.3. 激光引导 AVGAVG 的特点激光引导是目前AGV系统中普遍采用的引导方式，根据它的引导原理，AGV小车在引导区中可自由行走并精确定位；

9、 在导航范围内，小车的行走路径可根据 实际要求随时改动，可充分发挥AGV勺柔性，提高生产效率。有许多系统需要在现有的场地条件下进行，这时，激光引导AGVS统将会显得尤为适宜。激光引导 AGVAGV 控制系统简介AGV勺控制系统主要可分为两局部：地面控制系统和车载控制系统。1.1. 地面控制系统即地面固定设备，主要负责任务的分配，车辆调度，交通管理，电池充电等 功能。2.2. 车载控制系统即车载移动设备，在收到上位系统的指令后，负责AGV勺引导，路径选择, 小车行走，装卸操作等。激光引导 AGVAGV 系统的应用1.1. AGVAGV 的操作方式与数量在AG麻统的应用中，首先必须根据系统的总体要

10、求确定AGV勺操作方式与 数量。AGV勺操作方式应根据系统的实际情况和用户需求具体设计，通常采用的 操作方式有：义车式，测义式，牵引式等，在特殊情况下，同一系统可在不同的AGV引用不同的操作方式；AGV勺数量可根据系统要求的运输能力，并通过仿 真的结果确定。2.2. AGVAGV 的平安防护在AGVt,出声光报警、机械防撞挡板外，还安装了非接触式的障碍物探测 器，用来探测行驶路径肾功能的障碍物，一般采用的形式有：光电探测，超声波 探测，激光扫描探测等。其中，激光扫描探测的可靠性和智能性最高，但本钱台 的，而光电探测最简单易用，但可能出现探测不到的盲区，因此，应根据AGV运行的环境来具体选用。3

11、.3. AGVAGV 的通信在激光引导AGVS统中采用的是无线数字通信，通信的频带应根据国家有关 的规定选用。各台AGV、车与系统的通信时“轮循进行的。无线调制解调器的 波特率确定了 “轮循通信的速度，从而限定了在该频带下所能控制AGV、车的 最大数量。4.4. AGVAGV 的路径规划及放射板布置AGV的路径规划是系统的根底，一般与系统的总体方案同时确定。在规划时 应充分考虑到AGV勺实际数量，操作方式，车身条件，行走指标及场地的实际情 况等因素，并尽可能使AGV勺行驶路径通畅无阻。放射板的布置是系统安装的第一步，应根据已确定的行驶区域进行安装，安 装的数量应以“平安引导，“确保定位为原那么

12、。放射板过少将危害引导，过多 也会影响AGV勺定位精度。5.5. AGVAGV 的任务管理及车辆调度当需执行的命令多而没有空闲的AGV时，上位控制计算机应将这些命令暂 时储存起来，然后按循序逐步完成，各种命令会有等级之分，等级高的将会优先 执行，其中有些命令可能使必须立即执行的，如充电等。上位控制计算机根据所需执行的任务，以及各台小车所处的当前位置来优化 车辆的分配，这种优化计算式连续进行的。中选择了某台AGV后，任务并没有真正的分配给它，在它行驶期间，可能选择更优化的AGV来完成此项任务。只 有当AGV行驶到目标点的前一点时，才会真正得到此项任务。小结：激光引导AG崎统充分发挥了激光技术的优

13、势，使AGVB走过程从传统的 分段盲走后进行位置矫正上升到连续计算。因此，定位精度高，指标先进。AGV系统是集光、机、电、计算机于一体的高新技术，是柔性化、智能化程度极高的 输送系统，它已经成为企业自动化物料系统解决方案中的一个重要的组成局部。参考文献：1陈顺平，梅德庆，陈子辰.激光导引差速转向AGV的控制系统设计2吴篆明，沈颖，张栋，赵韩.激光导引AGV载控制系统3杨文华，王勇.激光导引AGVK统原理及应用4刘洋.关于激光导引AGVJ、车激光定位算法的探讨5樊跃进，卢光明，杨文华，张智勇.激光导引AGV系统6胡克维.自动导引小车AGV勺导航和避障技术研究7刘书婷.自动导航小车(AGV)驱动与

14、导航系统的研究8 Jorg Frank,Felix Lutteke . Versatile autonomous transportation vehicle for flexible use in industrialapplications, V olume 61,lssue 1,2021,Pages 407-4109 Hossein Golnabi . Role of laser sensor systems in automation and flexible manufacturing, Volume19,lussues1-2,April 2003,Pages 201-21010 Vijay Subramanian, Thomas F.Burks, A.A.Arroyo . Development of machine vision and laserbased autonomous vehicle guidance systems for citru