自动导引小车AGV的导航和避障技术研究
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摘要
自动导引小车Auto Guided Vehicle(AGV)作为一种自动化搬运工具,以其灵活的组网能力,成为自动化仓储系统中主要的运输手段。一个完整的AGV系统包括上位机调度系统、通讯系统和AGV车载控制系统。车辆调度、路径规划、导航引导以及障碍物躲避都是AGV研究的几个主要问题。本文从车载控制系统出发,主要对导航和避障技术进行研究。
首先,论文在总结概括AGV系统的组成结构、应用特点和发展现状的基础上,详细分析了AGV的激光定位算法和PID控制追踪引导的工作原理,分析了在导航引导过程中引起误差的原因,并给出了误差补偿方法。
其次,阐明了模糊集合理论的基本概念,说明了模糊控制原理。AGV避障系统采用多传感器结构,对障碍物距离进行探测。本文从输入模糊化、模糊规则的建立和去模糊化三方面讨论了模糊避障控制器的设计过程。
最后,论文以AS-RF两轮差速机器人作为开发平台,组建了激光导航AGV车载系统,实现了基于PID控制追踪引导法的AGV导航引导过程。仿真数据和实际运行结果表明,PID控制的追踪引导精度高,误差波动范围小,具有明显的性能优势。同时,建立了模糊避障控制器,实验得到了模糊避障算法的仿真结果,仿真结果显示AGV的避障过程安全,平稳。
As an automated handling tool, Auto Guided Vehicle (AGV) becomes the main means of transportation in the automation storage systems with its flexibility. A complete AGV system includes PC scheduling system, communication systems and AGV vehicle control systems. Vehicle scheduling, route planning, navigation, and obstacle avoidance are the main issues of AGV research. This paper focuses on the navigation guidance and obstacle avoidance algorithms of the vehicle control system.
First, on the basis of summarizing AGV systems in the composition, application characteristics and development status, this paper analyzes the AGV Laser positioning algorithm and tracking guidance. The error resources of navigation are analyzed and error compensation method was given.
Secondly, the basic concepts of fuzzy set theory, fuzzy control theory is clarified. Multi-sensors are used to detect obstacles'information. The designing of obstacle avoidance fuzzy controller is discussed from fuzzification, the establishment of fuzzy rules, defuzzification.
Finally, a laser-guided AGV vehicle control system is set up on the developing platform of AS-RF two-wheeled robot. The guidance of AGV is realized based on tracking guidance, and the actual operating data shows that tracking precision is well, the running path is smooth. Meanwhile, an obstacle avoidance fuzzy controller is established. The fuzzy obstacle avoidance algorithm simulation result shows the safety and stability of AGV obstacle avoidance.
首先,论文在总结概括AGV系统的组成结构、应用特点和发展现状的基础上,详细分析了AGV的激光定位算法和PID控制追踪引导的工作原理,分析了在导航引导过程中引起误差的原因,并给出了误差补偿方法。
其次,阐明了模糊集合理论的基本概念,说明了模糊控制原理。AGV避障系统采用多传感器结构,对障碍物距离进行探测。本文从输入模糊化、模糊规则的建立和去模糊化三方面讨论了模糊避障控制器的设计过程。
最后,论文以AS-RF两轮差速机器人作为开发平台,组建了激光导航AGV车载系统,实现了基于PID控制追踪引导法的AGV导航引导过程。仿真数据和实际运行结果表明,PID控制的追踪引导精度高,误差波动范围小,具有明显的性能优势。同时,建立了模糊避障控制器,实验得到了模糊避障算法的仿真结果,仿真结果显示AGV的避障过程安全,平稳。
As an automated handling tool, Auto Guided Vehicle (AGV) becomes the main means of transportation in the automation storage systems with its flexibility. A complete AGV system includes PC scheduling system, communication systems and AGV vehicle control systems. Vehicle scheduling, route planning, navigation, and obstacle avoidance are the main issues of AGV research. This paper focuses on the navigation guidance and obstacle avoidance algorithms of the vehicle control system.
First, on the basis of summarizing AGV systems in the composition, application characteristics and development status, this paper analyzes the AGV Laser positioning algorithm and tracking guidance. The error resources of navigation are analyzed and error compensation method was given.
Secondly, the basic concepts of fuzzy set theory, fuzzy control theory is clarified. Multi-sensors are used to detect obstacles'information. The designing of obstacle avoidance fuzzy controller is discussed from fuzzification, the establishment of fuzzy rules, defuzzification.
Finally, a laser-guided AGV vehicle control system is set up on the developing platform of AS-RF two-wheeled robot. The guidance of AGV is realized based on tracking guidance, and the actual operating data shows that tracking precision is well, the running path is smooth. Meanwhile, an obstacle avoidance fuzzy controller is established. The fuzzy obstacle avoidance algorithm simulation result shows the safety and stability of AGV obstacle avoidance.
引文
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