基于二維碼定位導(dǎo)航的兩輪差速轉(zhuǎn)向AGV設(shè)計(jì)

楊友良++胡少輝++趙麗宏++毛志強(qiáng)

摘 要：為了提高導(dǎo)引柔性，降低維護(hù)成本，將二維碼技術(shù)應(yīng)用到視覺(jué)導(dǎo)引AGV定位導(dǎo)航中。首先分析差速轉(zhuǎn)向AGV運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。將包含有坐標(biāo)信息的二維碼間隔一定距離粘貼到對(duì)應(yīng)位置，車載工業(yè)相機(jī)捕捉到二維碼圖像后，返回二維碼包含的AGV位置坐標(biāo)并提取二維碼特征點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到AGV位置偏差和角度偏差，進(jìn)而對(duì)AGV兩輪速度進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)糾偏，實(shí)驗(yàn)證明：基于二維碼圖像標(biāo)簽定位導(dǎo)航的視覺(jué)導(dǎo)引AGV定位精確，運(yùn)行靈活穩(wěn)定，可應(yīng)用到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

關(guān)鍵詞：二維碼技術(shù)；視覺(jué)導(dǎo)引；差速轉(zhuǎn)向AGV；定位導(dǎo)航

中圖分類號(hào)：F253.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： In order to improve the flexibility of navigation and reduce maintenance cost， two-dimensional code technology is applied to vision guided AGV positioning navigation. Firstly， the kinematic model of differential steering AGV is analyzed. Affixed the two-dimensional code contains coordinate information to the corresponding position at a certain distance， vehicle industrial camera to capture the two-dimensional code image， coordinate AGV coordinates return two-dimensional code contains two-dimensional code and extract the feature points in the image coordinate system， AGV position deviation and angle deviation obtained by coordinate transformation， and the two AGV the speed of adjustment to achieve rectification， prove that AGV car experiment： two-dimensional code label image positioning and navigation based on vision guided AGV precise positioning， flexible and stable operation， can be applied to the work site.

Key words： two-dimensional bar code technology； vision guidance； differential steering AGV； positioning navigation

0 引 言

自動(dòng)導(dǎo)引車是一種以蓄電池為動(dòng)力源，裝有非接觸控制導(dǎo)向裝置的無(wú)人駕駛車輛，它可在出發(fā)地與目的地之間駕駛運(yùn)行，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化物流及柔性生產(chǎn)組織系統(tǒng)[1]。

國(guó)內(nèi)的AGV研究起步較晚，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與投入的加大，國(guó)內(nèi)AGV技術(shù)發(fā)展迅速，AGV需求量居國(guó)際前列[2]。

根據(jù)導(dǎo)引方式的不同，AGV可分為激光導(dǎo)引、慣性導(dǎo)航、電磁導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)引等，激光導(dǎo)引成本較高，對(duì)環(huán)境要求較高。慣性導(dǎo)航成本較高，累積誤差大。電磁導(dǎo)航與磁導(dǎo)航均需要埋設(shè)導(dǎo)引金屬線，難以適應(yīng)新的需求[3]。V—AGV利用CCD采集地面鋪設(shè)的白色路標(biāo)信息，經(jīng)過(guò)對(duì)圖像處理來(lái)識(shí)別路徑，并根據(jù)車輛與路徑軌跡之間相對(duì)位置的判斷結(jié)果，來(lái)控制車輛運(yùn)行方向的一種導(dǎo)引方式，由于計(jì)算機(jī)圖形信息豐富，智能化水平較高，廣泛應(yīng)用于AGV自主導(dǎo)航[4]。

本文基于視覺(jué)導(dǎo)引方式，從降低維護(hù)成本，提高導(dǎo)引柔性出發(fā)，在系統(tǒng)中引入二維碼技術(shù)，將包含有位置信息的二維碼粘貼到對(duì)應(yīng)地面坐標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)車載工業(yè)相機(jī)拍攝到二維碼圖像識(shí)別處理進(jìn)行定位導(dǎo)航。主要內(nèi)容有：（1）差速AGV運(yùn)動(dòng)學(xué)模型分析；（2）根據(jù)二維碼特征點(diǎn)坐標(biāo)確定位置偏差與角度偏差；（3）根據(jù)偏差對(duì)AGV進(jìn)行糾偏。

1 差速AGV運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

差速AGV主要通過(guò)兩輪差速進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制和曲線運(yùn)動(dòng)控制，轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和曲線運(yùn)動(dòng)的半徑可通過(guò)兩輪旋轉(zhuǎn)方向及兩輪的速度差ΔV來(lái)實(shí)現(xiàn)。AGV運(yùn)動(dòng)學(xué)模型如圖1所示。

4 AGV實(shí)驗(yàn)運(yùn)行

在AGV本體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主控機(jī)采用SC-G17工控電腦，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用優(yōu)普路直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器，相機(jī)采用京航JHSM36Bf工業(yè)相機(jī)，AGV運(yùn)行速度為0.3m/s，二維碼的張貼間距為700mm，二維碼規(guī)格為13.5*13.5mm，設(shè)置相機(jī)分辨率為320*240，計(jì)算得出每個(gè)像素對(duì)應(yīng)實(shí)際尺寸為0.2mm，AGV行駛過(guò)程上位機(jī)界面如圖4所示，多次實(shí)驗(yàn)表明基于二維碼定位導(dǎo)航的AGV定位精確，運(yùn)行穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定運(yùn)行導(dǎo)航的前提下降低維護(hù)成本，提高導(dǎo)引柔性，可有效應(yīng)用到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

在多次AGV本體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，總結(jié)出對(duì)AGV導(dǎo)航行駛影響較大的三種因素：（1）光照不均勻嚴(yán)重影響圖像采集；（2）地面不平或光滑會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪打滑或轉(zhuǎn)空；（3）二維碼張貼不整齊，導(dǎo)致AGV車輛S形前進(jìn)。

本導(dǎo)航方式充分利用了二維碼圖像的有效信息，維護(hù)成本低，路徑靈活，可應(yīng)用到柔性作業(yè)車間。

參考文獻(xiàn)：

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