全向自动导引车导向机构设计及其运动控制研究

针对麦克纳姆轮加工复杂,运动效率低,承载能力较弱及容易出现振动、打滑等问题,研发了基于轮毂电机的自动导引车（automatic guided vehicle,AGV）全转向导向机构,并根据该导向机构的控制方式--四轮独立驱动和四轮独立转向（4WID-4WIS）的方式,对该全向AGV进行了运动控制研究。首先,构建了该全转向导向机构的运动学模型,并进行了运动学分析,得出不同转向模式下全向AGV转速与转角之间的关系。其次,为消除该全向AGV移动时产生的路径偏差,提出了基于多步预测最优控制和模糊控制的联合路径跟踪控制技术,以提高控制精度和为路径跟踪提供充足的纠偏能力;进行了转向电机和轮毂电机之间的解耦控制,保证了转向电机和轮毂电机具有良好的输入输出响应。最后,通过实车实验验证了该全转向导向机构具有良好的运动效果,能够满足实际工况的要求,可为AGV在工业领域的应用提供一定的参考。     

温湿度对蜂窝纸板静力学性能影响及有限元分析

目的 针对目前定制家具打包运输过程AGV避障方法中,对障碍物信息辨识度较低、难以做到精准避障等问题,提出一种采用视觉传感器基于改进目标检测算法的AGV避障策略。方法 利用Mobilenet模型改进传统SSD目标检测算法,以AGV工作环境数据对训练后的SSD-Mobilenet模型进行迁移学习,结合视觉、超声波等多个模块实现避障原理,搭建以树莓派3B+为控制核心的实验平台进行相关实验研究。结果 实验证明该方法的检测精度达到94%,能够精准辨别障碍物类型;目标检测避障方法的避障通过时间比传统方法减少了15.8%～27.3%。结论 该方法有效提高了AGV避障的准确率与效率,可广泛应用在AGV避障控制中。     

丹纳赫传动NDC8控制平台1.4版问世

新版控制平台可在提高AGV功率同时降低运营成本、节省设计和安装时间丹纳赫传动NDC8控制平台推出1.4版。新版本可使每辆AGV支持10个交流驱动器,用于转向、驱动或辅助控制。交流技术的应用能够在减少运营成本的同时提高功率。     

两自由度非线性隔振系统的吸引子迁移控制

针对非线性隔振系统存在多个不同拓扑特性的吸引子,提出了实现不同吸引子之间迁移控制的方法。对两自由度非线性隔振系统进行全局分岔分析,证明系统存在多个吸引子;利用控制方法实现系统不同吸引子之间的迁移。仿真结果表明:开环加非线性闭环控制方法相比开环、闭环和开环加线性闭环控制方法,传递域是全局的,且不受目标函数的影响,为降低潜艇辐射水声中的低频线谱特征提供了新的思路。     

基于虚拟传感器的AGV故障诊断方法

为实现自动导引车（automated guided vehicle, AGV）的低成本有效故障诊断,提出一种基于虚拟传感器（virtual sensor,VS）的AGV故障检测方法。首先,基于AGV的结构特性,建立紧凑动力学模型;基于所建立的AGV模型,结合H_∞控制理论,设计全新的VS,使得能够在无需了解AGV轮胎模型且不进行线性化处理的条件下,对车轮横向力、纵向力及转矩进行有效估计,通过相应的定理证明所提VS的可解性与收敛性;进一步,通过比较AGV模型与VS产生的输出响应构造用于故障诊断的残差信号,并给出基于“IF-THEN”规则的故障诊断策略;最后,通过实验验证所提故障诊断方法的有效性。结果表明,所提方法能够对不同运行情况下的AGV状态进行有效检测,从而可为后续复杂AGV系统的全面状态监测提供有益参考。     

考虑冲突避免的多AGV路径规划研究

目的 提高物流企业“货到人”拣选系统在实际生产中的工作效率，避免自动导引小车(AGV)间的冲突死锁，研究大规模多AGV的无冲突路径规划和协同避障问题。方法 首先考虑AGV空载、负载情况和路径扩展成本，改进A^*算法，动态调整代价函数，优化路径扩展方式。其次，提出冲突检测及避免算法，对可能产生局部冲突的路径交叉点进行避障调度，通过预约锁格，实现局部冲突的检测，制定优先级避障策略，解决AGV动态行驶路径上产生的局部冲突和死锁，进而实现全局无冲突路径规划。结果 对多组不同任务量和不同AGV规模的场景进行仿真，实验结果表明，考虑冲突避免的改进A^*算法能有效实现100个任务、90个货架单位和7个拣选站场景下的多AGV动态路径规划，相较于传统A^*算法，其平均拣选时长缩短了52.61%。结论 该方法可实现大规模场景下的多AGV动态路径规划，在付出较小转弯代价的同时有效避免局部动态冲突，该方法可为相关企业实现多AGV协同调度提供新的思路和理论依据。     

基于惯导和视觉定位的AGV仓储机器人

采用惯性导航和视觉导航组成的组合导航模式,惯性导航,应用惯性元件(加速度计)来测量机器人自身的加速度,经过积分运算得到速度和位置,从而达到对机器人导航定位的目的。组成惯性导航系统的设备都安装在机器人体内,工作时不依赖外界信息,抗干扰能力很强,是一种自主式导航系统;视觉导航是在地面上利用颜色反差较大的色带对AGV小车的行驶路径进行规划,AGV上安装的摄图传感器将不断拍摄的图片传送给中央控制单元,通过与存储图片进行对比,输出偏移量信号给驱动控制系统,从而纠正AGV的行驶路径,实现AGV的导航。而惯性导航是利用陀螺仪等传感器实时获取车辆的运行状态,结合图像信息,实时做出判别和命令,以达到无人运输的目的。     

两自由度非线性隔振系统线谱混沌化控制技术研究

线谱混沌化是提高潜艇声隐身性能的主要手段,但难以实现小振幅下的持续混沌化;同时,非线性隔振系统由于多个吸引子共存,混沌化品质依赖于初始条件和系统参数。为此,利用开环加非线性闭环方法研究两自由度非线性隔振系统的吸引子迁移和线谱混沌化。建立两自由度非线性隔振系统的动力学方程并分析其全局性态,得到系统的全局分岔特性及吸引子共存规律;通过开环加非线性闭环方法实现不同吸引子之间的迁移控制,使系统在不同初始条件下始终运行于基础振动最小的混沌吸引子上;利用开环加非线性闭环耦合方法实现驱动系统和响应系统之间的广义混沌同步,使系统在不同参数下始终处于小振幅持续混沌运动。仿真结果表明该方法具有可行性和稳定性,能实现隐匿线谱信息和保持隔振性能的双重功能。     

基于IGPS和麦克纳姆轮的AGV导航控制系统设计

目前常规使用的舵轮和差速轮自动导引车（automated guided vehicle,AGV）的精度和灵活性低,无法满足在大型高端产品装配过程中精确定位和导航的要求。为了进一步提高AGV的导航精度和柔性,提出了一种基于IGPS （indoor global positioning system,室内全球定位系统）和麦克纳姆轮的AGV高精度导航控制系统。首先通过IGPS高精度定位和坐标计算获取IGPS接收器的位置坐标,其次采用车体中心提取算法和坐标转换矩阵实现接收器坐标位置到车体中心坐标的转换,最后通过对全向移动AGV的建模,采用模糊PI控制方法对AGV的路径偏差进行纠正,实现AGV的精确定位和循迹导航。利用Simulink对模糊PI控制和传统PI控制进行仿真分析,结果表明,相对于传统PI控制,模糊PI控制响应速度快,调整曲线更平滑。同时,在基于IGPS的AGV试验平台进行试验,采用激光跟踪仪对AGV重复定位位置进行测量,结果显示定位精度达到±0.2 mm。研究结果对提高AGV的高精度定位能力具有借鉴意义,也为后续可移动机器人加工模式的研究提供参考。     

无编码全局控制点多视角三维数据拼接

多视角三维数据的拼接一直是视觉测量领域研究的难点之一,本文提出了一种无编码全局控制点的多视角三维数据拼接方法。以多个固定不动的无编码标志点作为全局控制点,建立全局坐标系。移动结构光立体视觉测量系统的不同视角对物体表面各子区域进行测量,获得局部坐标系下的三维测量数据及控制点。根据控制点的空间几何变换不变性自动匹配出各视角局部控制点在全局控制点中的同名点。依据同名控制点对,采用SVD算法求解局部坐标系与全局坐标系的变换关系,从而实现全局拼接。最后,以10个圆形标志点为全局控制点从5个视角对鞋楦进行测量,实验结果表明:该方法消除了多视角拼接中的累积误差,控制点的重合度平均误差为η=0.013mm,与手持式扫描仪对比标准偏差为0.177 mm,获得了较好的拼接效果。