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基于激光导航的AGV路径冲突处理研究与应用

基于激光导航的AGV路径冲突处理研究与应用

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作者：古亚辉电子科技大学

学位级别：硕士

伴随着无人驾驶技术的发展,基于无人驾驶的AGV(Automated Guided Vehicle)产品越来越成熟,企业为了更好的适应智能化制造的需求,对AGV不再满足于手动控制或者传统的巡线导航,对其自主性的要求也变得愈来愈高。在AGV产品中,导航是其关键... 详细信息

伴随着无人驾驶技术的发展,基于无人驾驶的AGV(Automated Guided Vehicle)产品越来越成熟,企业为了更好的适应智能化制造的需求,对AGV不再满足于手动控制或者传统的巡线导航,对其自主性的要求也变得愈来愈高。在AGV产品中,导航是其关键功能,同时也是其智能化运行的重要体现,因此对AGV展开导航相关的研究具有重要的意义和价值。本文首先对国内外有关AGV导航及其路径规划的研究现状进行了介绍。然后开展了基于激光雷达导航的AGV的路径冲突处理研究。路径冲突处理研究从AGV全局路径规划和局部路径规划两个方面展开,最后实现AGV无冲突路径自主导航,本文研究内容主要分为下面五个部分:(1)分析了AGV整体系统模型,结合里程计进行其行驶的航迹推算,并分析了AGV激光雷达模型。(2)分析了常用的AGV建图算法底层系统理论并进行了推导,总结了SLAM算法中的地图类型,通过对比采用占用栅格地图建立AGV的地图模型,并对其进行了详细的理论分析。(3)对于全局路径规划算法首先研究了常用的A*算法的算法结构和原理,提出了对其算法当中在AGV实际运用中的问题。然后通过研究比较采用了PRM算法来解决AGV的全局路径规划和路径冲突,PRM算法搜索阶段采用A*算法,一方面继承了A*算法的优点;另一方面对分析A*算法所提出的问题得到解决。这时通过对PRM算法与A*算法规划的路径进行冲突分析比较,表明了PRM算法规划全局路径的优势性。(4)对于局部路径规划先分析了传统的动态窗口方法,对其进行了详细的理论研究以及通过两个实例对其进行速度选择进行分析。然后将人工势场算法融入动态窗口算法的速度评价函数形成改进的动态窗口算法,通过相同的实例分析进行对比,在出现静态障碍物和动态障碍物的速度行驶轨迹仿真以及对路径冲突的处理情况,证明了改进的动态窗口算法速度选择更具合理性。(5)开展了ros(Robot Operating System)仿真实验和AGV现场环境实验研究,在两者中对AGV进行导航测试,AGV能成功的实现自主导航,无论是在已知的环境还是在环境中添加未知的障碍物,AGV都能没有冲突行为的安全的到达设置的目标点,验证了算法的有效性。

关键词： AGV PRM算法路径冲突动态窗口算法 ros实验

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