AGV導航——二維碼導航總體設計:該系統由以陀螺儀導航系統、視覺系統、AGV子系統、電源管理系統、傳感器系統和裝置機械結構五部分組成。導航采用陀螺儀導航為主,視覺導航為輔,最大化融合和利用各導航的優勢,提高系統的可靠性和導航精度。
二維碼導航運行原理:AGV在接收到工作中心的指令后,由導航系統將其指引至貨物裝載處,裝載完畢后,按照預設指令,其分析起點-終點路徑后,規劃出最佳行走路徑,行走至指定位置。該過程中不斷利用導航系統識別周圍特征標志信息,以實時利用AGV子系統計算分析其所處位置,之后利用無線通信方式發送至工作中心電腦,以管理和規劃工業現場的總體物流運行進度,避免相互干涉,提高運輸效率。
二維碼導航項目技術歸納:
(1)
陀螺儀導航與視覺聯合導航:本系統采用陀螺儀導航系統專用模塊,主要實現技術為差分定位,并結合工業現場的地圖,利用車載控制系統實時分析系統地圖坐標數據,之后與地圖信息對比以獲取定位信息。 項目采用圖QR碼掃描自適應閾值算法的視覺技術識別運動過程中的關鍵標志物,輔以航位推算系統以達到路徑自動辨識和規劃,從而最終達到對AGV導航的目的。通過視覺定位QR碼技術導航的圖像獲取、攝像機標定、特征提取和深度恢復等過程,以達到對物體的位置精確定位。
QR碼(二維碼)
(2)路徑規劃:AGV運行路徑規劃分為全局規劃和局部規劃。全局規劃中采用切線圖法,即將路徑中關鍵點作為特征點,將該特征點的切線表示弧,這樣可以獲取AGV起始點和目標點的最短路徑,提高AGV路徑進行規劃的速度;局部規劃中采用人工勢場法,其設計思想是將AGV在工業現場作業視為一種抽象人造受力場中的運動,通過建立人工勢場的負梯度方向指向系統的運動控制方向,目標點對AGV產生引力,障礙物對AGV產生斥力,其驅動結果使其在勢場合力作用下控制AGV運動方向并計算AGV位置,為防止工業現場AGV在到達目標位置前陷入局部小點而無法達到預設位置,系統利用模擬退火算法使勢函數跳出局部極小點,以使AGV順利到達目標位置。
(3)多任務分解及協調:為解決多個AGV間任務分配、路徑規劃和相互協調,系統采用模糊動態數學模型的方法,該方法基于專家辨識系統的設計思路,將任務分配分解為“最重要、重要、一般、次要”四個等級,并將路徑規劃為“最近、較近、合理、備選”四個等級,之后利用模糊動態數學模型進行建模和分析,輸出最佳的任務分解和路徑規劃。具體應用中,利用工業現場工作中心對多個AGV提前預置任務和目標路徑,提供給系統的初始輸入和輸出,由系統自動完成對任務和路徑的分析,并將指令傳送至各AGV車載控制系統,以達到AGV間的任務協調和路徑選取。需要指出的是,為了解決實際應用過程中由于任務的不斷更新和調整,以及路徑過程中可能出現障礙物等情況,在工作中心中設有一套預測控制系統和報警系統,在滿足單一作業完成的前提下,對工作中心的任務和路徑進行實時建模,以滿足現場變化的需求,當路徑出現死角時,利用報警系統進行現場提示,由現場人員進行介入解決。
(4)基于視覺的QR碼定位技術:對于二維碼子系統,其中存儲該二維碼正對的地面的坐標信息。AGV通過自身的高分辨率長焦攝像頭對二維碼進行讀取和識別,同時通過二維碼圖像在攝像頭坐標中的旋轉情況,與電子羅盤數據進行融合,可以確定AGV的精確朝向。綜合二維碼編碼的信息和其在圖像中的位置信息,可以對AGV小車進行完整的定位。