导轨式icpt系统拾取定位技术研究与实现

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论输。虽然70年代主要发展是在欧洲，但到了80年代，AGV技术的主要进展却是在美国。80年代初,随着AGV的应用领域扩大而且工作条件也变得多样化,新的导向方式和技术得到了更广泛的研究与开发，包括磁力感应、激光导引、惯性导引、超声波导引和视觉导引等。在磁力感应导引方面，日本的研制和应用走在前例。文献[12]阐述了磁力感应导引。磁力感应跟电磁感应有相似之处，都是靠磁场来导引，但也有显然的异同，电磁导引是沿路径的实时线导引，磁力感应是磁定点导引，是沿AGV预定的行驶路面上贴磁带（或磁钉），通过磁感应信号检测磁场的存在，并不断

2、矫正偏差实现导引。优点是改变、扩充路径较容易。缺点是易受环路周围金属物质的干扰,对磁带（或磁钉）的机械损伤较敏感。由于本文ICPT系统的供电导轨能自带产生感应电磁场，另外增加磁力感应导引显得没有那么必要。激光导引AGV分有源和无源导引两种。文献[13]设计的AGV就是有源的激 光导引，它是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板，把可旋转的激 光扫描器安装在AGV上，依靠发射出的激光束，并采集由不同角度的反射板反射回来的信号，计算出车辆当前的位置和运动方向，与期望的路径信息和运动状态对比来校正方位。无源导引是在AGV预设的路径上安置多个

3、角型棱镜，AGV发射平面射线状的激光束，搜索角型棱镜，得到从发射和反射回来的光组成的角型，根据三角几何运算来确定其当前的位置和方向，实现AGV的导引。激光导引主要优点在于定位精度高、灵活性高、可快速变更行驶路径和修改运行参数。缺点是车型构造需首先保证激光扫描器的视场要求、AGV抗光干扰的纠错能力有一定局 限。将激光导引用在ICPT系统定位上，会付出高昂的系统成本，加上其导引对环境的苛刻要求，应用领域在一定程度上有所限制。惯性导引是在AGV行驶地面上安装上铁磁陀螺用的定位块，在行进中通过铁磁陀螺仪接收的偏差信号的计算及定位块信号的采集来确定自身

4、的位置和方向，从而实现导引。其主要优点是定位准确性较高、便于组合和兼容。缺点是陀螺仪对振动较敏感，地面条件对铁磁陀螺仪影响也很大。视觉导引式AGV是正在快速发展的AGV[14]，主要是在AGV上安装CCD摄像头，利用图像传感器采集路面上条带状路径标线的图像信息，通过计算机处理、识别，计算出车辆与路径标线之间的相对位置偏差和导向角的偏向，并控制下一步运行，保证AGV沿着路径标线运行。优点是精度高。缺点是成本昂贵、工作环境对光线及路面色彩有一定要求。此外，还有光学、超声波、GPS等导引方式，在此就不再一一赘述。到了20世纪末，一些组合式导引的AG

5、V不断推出。2000年比利时Egmin公司推出了激光导引与惯性导航复合、激光测角与测距相结合的导引控制技术；丰3重庆大学硕士学位论文1绪论田汽车公司在2000年开发出无人驾驶公共汽车。这套公共汽车自动驾驶系统主要 由道路诱导、车队行驶、追尾防止和运行管理等组成。在最近的10－15年里,各种 新型AGV被广泛地应用于各个领域。下图是一些AGV的应用实例[15]。图1.1导轨式搬运AGV（电磁导引）图1.2叉式搬运型AGV（激光导引）Fig.1.1RailofhandlingAGVFig.1.2ForkofhandlingAGV（Electrom

6、agnetic-guided）（Laser-guided）在供电方面，长期以来，AGV供电技术受制于电池，电池作为AGV的动力系 统，用来驱动车体、车上附属装置,AGV驼着电池运行，不仅增加了自重，也降低 了系统的运行效率，造成了AGV使用寿命短、维护成本高、污染环境、应用领域 受限等问题，限制了AGV在一些有很好市场前景的特殊行业的应用。最早在AGV上使用的电池都是铅酸电池，这种电池由于充电时间比较长，只能是单班生产，要实现双班或三班生产需要交换电池，用起来比较麻烦。后来出现了镍铬电池，这种电池可以大电流充放电，充放电时间比可达到1：8～1

7、：10。由于镍铬电池在生产过程中对环境的污染比较严重，所以人们开始研究污染少的镍氢电池和锂电池，目前已经有产品在AGV系统上使用。由于国外对环保的要求较高，因此目前 中国成为AGV镍铬电池的最大生产地之一[16]。ICPT发展到今天，让AGV卸下电池包袱已成为了可能。同时，还可利用非 接触供电环路产生的磁场来进行AGV导引和通讯，实现系统资源的综合利用。 ICPT技术早在20世纪80年代由日本国家研究院、Yaskawa电气公司联合提 出[16]，到90年代初期开始引起学术界和工业界的极大关注。新西兰、日本和德国等国家相继投入了一定的技术力量和

8、经费从事该技术及系统的研究和实用化产品 开发，经过多年的努力，该技术在理论和实践上已获得重大突破。20世纪90年代，新西兰奥克兰大学电子计算机工程系以JohnT.B