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基于视觉与惯性定位的自主导航AGV装置研发

20210303832471
项目品类 技术项目
参考价格 0 万元
  • 项目介绍

技术项目信息登记表(供给方)

技术项目名称 基于视觉与惯性定位的自主导航AGV装置研发
行业分类 机器人制造, 高端装备与先进制造
6+1产业分类
权属人所属地域 思明区,厦门市,福建省
项目权属(个人或单位名称) 彭侠夫
专利情况 专利类别 实用新型
申请日 授权日
意向价格  万元
合作方式 技术转让,技术服务,技术许可,技术融资,技术授权

前期研究基础

研究团队已经开工研究面向柔性物料搬运和物流配送的新一代AGV机器人,服务于需混合导航与自由路径功能的新兴AGV市场,目前研发的这种AGV是第三代高级移动机器人,综合了激光、视觉、惯性导航和自主规划决策与人机交互技术,是未来的移动解决方案(智能化工具化)。累计完成投资150万元,已和厦门万久公司开展省高校产学项合作目(基于视觉与惯性定位的AGV装置研发),设计完成了AGV机器人样机,正进行驱动系统、导航系统、控制系统可靠性与性能指标的测试。

当前正在的研究工作和目标是,进一步完善AGV基本机型设计,实现激光SLAM、里程/IMU惯性定位、自主路径规划与跟踪;对AGV的RGB-D视觉系统进行开发设计,实现视觉引导与目标识别、跟踪、避让;进行终端控制软件开发,形成产品应用解决方案。

已发表的与项目相关的主要论文SCI论文5篇,EI论文20余篇。主要发明专利有:

1. 仲训昱,田军, 庞聪, 彭侠夫,曾建平. 基于前倾 2D 激光雷达移动扫描的

路面与障碍检测方法.国家发明专利(受理中)

2. 仲训昱.基于虚拟扫描与测距匹配的 AGV 激光 SLAM 方法.国家发明专利

(申请号:201710504910.7,受理中).

3. 仲训昱,李跃亮, 彭侠夫. 面向智能车自主充电的柔性对接装置.国家发明

专利(申请号:201710389598.1, 受理中)

4. 仲训昱,王祥, 陈映冰, 彭侠夫.基于 A*提取引导点的 AGV 路径跟踪与避

障协调方法.国家发明专利(申请号: 201710043581.0, 受理中)

5. 仲训昱,李跃亮, 刘嘉伟, 彭侠夫.一种面向智能车自主充电的柔性对接装

置. 国家实用新型专利,专利号:201720606992.1

应用技术成果

(一)导航控制系统设计

研究团队开发了一种全柔性自主式AGV机器人, 其导航控制系统如下图所示,特点有:

1)采用这种模块化的系统平台, 搭建激光导航AGV产品, 可实现降低制作成本30%-50%;

2)结合视觉/惯性定位和特殊运动机构, 支持各种场景下的使用、简易且节省人工成本。

(二)地图表示和基于A*提取关键路径点的全局路径规划方法

以AGV半径障碍进行膨胀,建立初始栅格地图;通过风险评估函数对障碍周围节点的风险等级进行评估,获得带有风险区域的安全栅格地图。在安全地图上通过A*算法规划全局路径,在得到的全局路径上提取关键路径点。

(三)基于位-姿交替控制的路径跟踪与避让/运动协调方法

研究了局部环境建模与自适应窗口的实时避障方法,同时还研究了基于复合速度障碍法的分布式运动规划算法,在各种移动服务机器人与AGV搬运机器人相互协调避让的运动规划中等具有很好的应用前景。

机器人以关键路径点为引导点并不断实时切换、更新引导点,进行路径跟踪与障碍避让的协调统一。

(四)基于地图匹配的AGV激光SLAM方法

虚拟扫描与测距匹配法:增量式创建栅格地图,采用虚拟激光雷达扫描与基于测距的快速轮廓匹配。

LATTICE SLAM方法:综合采用了高斯牛顿迭代法、地图匹配表、概率地图和高低两层地图等策略。


(五)AGV系统特色设计

1)双层控制器系统结构,提高可靠性、实时性和灵活性。

2)基于ROS的软件设计,采用NVIDIA 的TK1超级计算平台作为主控计算机。

3)下位机功能模块设计:处理实时性较高的任务,如里程计/IMU推算定位、安全速4)度控制、超声波/防撞条避碰处理等。

5)运动机构及外观设计:两轮差动驱动+两轮随动”的四轮运动机构,比六轮机构具有更好的地面适应性;采用橡胶轮,减震和静音效果好。

6)自动充电对接装置设计:通过柔性连杆的弯曲形变来实现充电接口和充电接头的柔顺对接。




合作企业

厦门万久科技股份有限公司是一家集销售、软件研发、技术服务、加工技术整合为一体的高新技术企业。目前公司的经营范围涉及CNC软件开发及数控系统销售、CNC控制零件销售及专业维修;工艺优化、机台升级与技术改造、工程配电与软件优化、专用机控制系统开发、多轴机的设计与开发、机台精度检测与校正优化服务等。公司是国际知名生产制造企业——富士康的产品供应商和技术服务商。