基于机器视觉引导的新型AGV车辆的转向系统机构设计

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1、1绪论1.1自动引导车辆的概念研究始于20世纪50年代初美国BarrettElectronics公司开发出世界上第一台自动引导车辆系统（AutomatedGuidedVehicleSystem，AGVS）。1974年，瑞典的VolvoKalmar轿车装配工厂与Schiinder－Digitron公司合作，研制出一种可装载轿车车体的AGVS，并由多台该种AGVS组成了汽车装配线，从而取消了传统应用的拖车及叉车等运输工具。由于Kalmar工厂采用AGVS获得了明显的经济效益，许多西欧国家纷纷效仿Volvo公司，并逐步使AGVS

2、在装配作业中成为一种流行的运输手段。20世纪80年代，伴随着与机器人技术密切相关的计算机。电子、通信技术的飞速发展，国外掀起了智能机器人研究热潮，其中各种具有广阔应用前景和军事价值的移动式机器人受到西方各国的普遍关注。它的研究方向包括驾驶员行为分析，极端情况下的自主驾驶，车辆运动控制系统，交通监控、车辆导航及协作，主动安全系统等方面。自动导向车(AGV)是采用自动或人工方式装载货物，按设定的路线自动行驶或牵引着载货台车至指定地点，再用自动或人工方式装卸货物的工业车辆。按日本JISD6801的定义：AGV是以电池为动力源的一

3、种自动操纵行驶的工业车辆。自动导向车只有按物料搬运作业自动化、柔性化和准时化的要求，与自动导向系统、自动装卸系统、通讯系统、安全系统和管理系统等构成自动导向车系统(AGVS)才能真正发挥作用。1.2AGV技术发展AGV产品所涉及的关键技术主要包括：引导技术(NavigationTechniques)、控制技术(ControlTechniques)和电源技术(PowerTechniques)三个方面。1第1章．绪论引导技术现在已被探索研究和开发应用的引导方法主要有：电磁感应法(InductiveGuide-Path)、光学引

4、导法(OpticalGuide-Path)、化学引导法(ChemicalGuide-Path)、磁感应法(magneticGuide-Path)、位置推断法(DeadReckoning)、参考标志法(BeaconSystem)、惯性导航法(InertialNavigation)和图像识别法(DirectImaging)等。表1-1AGV所应用的引导技术的统计结果引导技术电磁感应惯性导航光学检测位置设定激光检测图像识别应用比例32.827.816.913.87.691.54控制技术随着计算机控制技术的应用和多种高精度传感器的

5、实用化，其他各种引导技术也不断成熟和应用。根据对国外十几家生产AGV公司的27个系列产品所应用的主要引导技术的统计结果（如表1.1所示），可以明显看出，电磁感应引导技术所占的应用比例最高，这表明该项技术已经十分成熟，应用也就最多。而图像识别引导技术应用的比例还很少，因此，该项技术还需要深入研究。计算机硬件技术、并行与分布式处理技术、自动控制技术、传感器技术以及软件开发环境的不断发展，为AGV的研究与应用提供了必要的技术基础。人工智能技术如理解与搜索、任务与路径规划、模糊与神经网络控制技术的发展，使AGV向着智能化和自主化方

6、向发展。AGV的研究与开发集人工智能、信息处理、图像处理为一体，涉及计算机、自动控制、信息通讯、机械设计和电子技术等多个学科，成为物流自动化研究的热点之一。能源技术AGV运行消耗的能源一般由蓄电池提供，蓄电池容量的确定是AGV设计中的重要参数之一，他的选择应保证车辆在规定的作业方式和工作时间内提供足够的能量。目前，用于AGV的蓄电池有两种类型：铅-酸蓄电池(LeadAcid)2和镍-镉蓄电池(NickelCad)。其中，铅酸型蓄电池所占的比例很大，除电池本身特性外，AGV使用过程中的充电技术也是一个很重要的因素。尽管对AG

7、V的研究已有多年的历史，但仍有多项关键技术还有待提高和突破，以进一步提高AGV的性能，降低制造成本和减少使用费用。本文所述AGV主要用于工厂物流系统，是在已知环境中，根据任务需求并按照一定的导向方式，完成相应的物料运输任务。因此，导向与控制方式是其核心问题。1.3自动引导车辆发展自动引导车辆系统是以AGV为主要运载工具，由路径引导系统、自动装卸系统、信息通讯系统、安全保障系统和管理控制系统等构成的物料运输系统。AGV只有按物料搬运作业自动化、柔性化和准时化的要求，构成AGVS才能充分发挥作用。20世纪50年代初期，美国El

8、ectronics公司研究开发了世界上第一个自动引导车系统(AGVS)。1954年，在SouthCarolina州Columbia市的MercuryMotorFreight公司投入运行使用。这个系统的AGV采用埋线式电磁感应路径引导方式和真空电子管元件控制器，是无人驾驶的车辆牵引系统(DraggerSy