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基于惯性与视觉的AGV混合导航定位系统的研究

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导师姓名
袁斌
学科专业
电信技术  自动化技术
文献出处
浙江科技学院  年
关键词
自动引导小车论文  混合导航论文  视觉导航定位论文  卷积神经网络论文
论文摘要

由于信息技术的不断发展,制造业改革的不断深入,为了减少人为误操作,降低企业的生产成本,提高生产效率和产品质量,产线智能化改造已成为现代工业生产的必然趋势。自动导引车以其高度自动化、安全性和灵活性等特点,在整个生产运输中发挥着非常关键的作用,因此,研究AGV技术对于这一工业自动化变革意义重大。目前AGV的导航方式主要有电磁导航、激光导航、视觉导航、惯性导航和混合导航等。综合考虑各种导航方式的优缺点,提出了惯性与视觉混合导航定位的AGV系统,本文工作内容如下:(1)设计并完成了基于惯性与视觉混合导航定位系统,包括电气设计、元件选型、软件设计,上位机界面的编写以及各个模块间的通讯搭建。(2)针对目前使用QR码导航定位系统中,出现QR码被污染无法识别的问题。为此设计了一系列的人工信标,并提出了一种基于卷积神经网络识别人工信标的方法,结果表明在信标受到污染时,AGV仍然能够较好地识别出其代表的信息,解决了信标被污染时无法读取信息的问题。(3)对惯性导航元件的输出数据进行卡尔曼滤波处理,为了进一步提高AGV导航定位精度,针对不同的信标图案,提出了一种信标定位算法,从而计算出AGV偏差角度和偏差距离,结果表明该种定位算法能够进一步地纠正惯性导航的偏差。通过测试和实验,结果表明基于惯性与视觉的AGV混合导航定位系统稳定性较高,有较好的纠偏能力,具有实际应用价值,可以进一步完善并投入实际运用。

论文目录
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摘要
ABSTRACT
第1章 引言
  1.1 研究背景
  1.2 AGV的发展历程
  1.3 国内外研究现状
    1.3.1 AGV电磁导航研究现状
    1.3.2 AGV激光导航研究现状
    1.3.3 AGV惯性导航研究现状
    1.3.4 AGV视觉导航研究现状
    1.3.5 AGV混合导航研究现状
  1.4 课题研究的主要内容
第2章 混合导航定位系统的整体设计
  2.1 AGV混合导航定位方案
    2.1.1 惯性导航方案
    2.1.2 视觉导航定位方案
  2.2 AGV控制系统框架设计
  2.3 AGV底盘驱动方式设计
    2.3.1 轮系结构
    2.3.2 运动模型
  2.4 车载控制系统
    2.4.1 车载控制系统总控制器
    2.4.2 视觉导航模块
    2.4.3 惯性导航模块
  2.5 本章小结
第3章 基于惯性导航方法
  3.1 惯性导航的基本原理
  3.2 惯性测量单元
  3.3 坐标系
    3.3.1 惯性坐标系
    3.3.2 导航坐标系
  3.4 AGV姿态解算
  3.5 基于卡尔曼滤波算法的参数修正
  3.6 本章小结
第4章 基于视觉导航定位方法
  4.1 基于卷积神经网络的标识物识别
    4.1.1 卷积神经网络
    4.1.2 卷积神经网络结构设计
    4.1.3 卷积神经网络参数设计
  4.2 基于信标的AGV精确定位
    4.2.1 相机成像模型
    4.2.2 相机标定
    4.2.3 基于人工信标的精定位
  4.3 本章小结
第5章 基于惯性与视觉的混合导航定位方法
  5.1 混合导航定位原理
  5.2 混合导航定位方法
  5.3 本章小结
第6章 实验部分
  6.1 卷积神经网络训练
    6.1.1 训练集的准备
    6.1.2 正式训练
    6.1.3 训练结果
  6.2 实验搭建
    6.2.1 平台搭建
    6.2.2 通信方式
  6.3 整机测试
  6.4 本章小结
第7章 总结与展望
  7.1 总结
  7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
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