基于视觉引导的两轮差速转向AGV设计.
惯导与视觉相结合的AGV叉车控制系统设计分析
惯导与视觉相结合的AGV叉车控制系统设计分析随着社会的发展和科技的进步，新型的运输工具开始企业在生产过程中得到了应用，本文介绍了通过惯性进行导引的AGV叉车控制系统的基本原理，AGV 控制系统在应用的基本结构和软硬件设施是助力生产的基础，想要实现AGV叉车控制系统的完美设计，需要加强设计管理，明确基本设计要求，做好AGV叉车控制系统的设备检测，这也是使用过程中需要进行掌握的重要内容。
想要提高AGV叉车控制系统的设计质量，很多企业开始采用惯性导引的AGV控制的设计方法。
标签：惯性引导；AGV叉车控制系统；设计分析在进行AGV叉车控制系统的设计过程中，采用惯性导引的方式，设计完成后通过实验表明，样车在整个运行过程中相对传统的AGV叉车控制系统来说，更加的稳定，具有精准的定位功能、能够实现控制要求。
惯性导引设计出的AGV 控制系统是当前生产企业柔性制造系统和自动仓储系统中的主要运输手段。
科技的发展让无人作业逐渐成为生产设计的重要应用内容，AGV叉车作为一种智能化无人驾驶的运输工具，具有很高的生产效率、能够在运行过程中实现高精度定位，是当前网络发展的重要体现。
1 AGV叉车控制系统的应用现状我国的惯性导引AGV叉车的制造过程中应用比较多的技术就是激光导引、电磁导引两种，电磁导引技术的应用实现是靠在AGV叉车的行驶的主要路线上安装导线来进行运行导引，这种导引方式只适合简单的运行路线，并且该路线不能进行任意的规划。
与此同时，激光导引的应用实现是在AGV叉车的运行路线的周围进行激光反射板的安装，来保证运行位置的精确性，AGV控制系统会发射出激光，通过对路线周围的反射板所提供的激光束来进行运行位置的判断，与电磁引导技术不同的是其引导的路线能夠根据具体运输情况进行任意的规划。
2 AGV叉车控制系统的结构AGV叉车控制系统主要分为调度系统和控制系统两部分，调度系统的设计为固定式基站的形式，控制系统的运行需要电池来提供所需的电量，在AGV叉车控制系统的应用过程中系统之间主要是通过ZigBee的无线模块来实现通讯的，AGV调度系统的运行需要计算机与ZigBee模块实现连接。
基于视觉导航两轮平衡车的设计大学论文
机械工程学院毕业设计（论文）题目：基于视觉导航两轮平衡车的设计专业：机械电子工程基于视觉导航两轮平衡车的设计摘要：本论文旨在研制一种单轴双轮平衡车并实现视觉导航辅助驾驶。
该系统的研究分为两部分，第一部分就是通过姿态传感器和姿态算法，补偿陀螺仪漂移误差和加速度计动态噪声误差得到系统角度角速度以达到平衡直立的目的；第二部分就是关于机器视觉的研究和视觉导航和辅助驾驶。
第一部分：双轮平衡车实现原理就是通过系统的姿态传感器（陀螺仪和加速度计）监测车体当前的俯仰状态和俯仰变化率状态（即为角度和角度度），由MCU计算处理驱动电动机向前或者向后的加速度实现车体平衡的效果。
对于姿态监测，单独使用角速度传感器（陀螺仪）或者加速度传感器都是不能提供有效的信息保持车体直立，本论文基于互补滤波通过角速度传感器和加速度传感器进行角度融合，补偿陀螺仪漂移和加速度传感器动态噪声，估计最优俯仰状态。
对于车体的直立控制、速度控制和方向控制，我们都要求准确性、稳定性、强劲性等特点，应用最普遍的就是PID算法。
本论文通过车体当前运行状态下的直立偏差、速度偏差、方向偏差的比例、积分和微分（即为PID调节器），配合控制理论线性系统叠加原理最终对车体的左右电机进行控制。
第二部分：本论文通过CMOS摄像头采集路况实时信息，并对实时路况信息进行运算处理，识别出道路元素最终以车体转向的方式达到视觉导航。
关键字：平衡车陀螺仪加速度计互补滤波 PID CMOS目录一、绪论： (4)1.1研究背景： (4)1.2研究意义： (4)1.3现状分析： (4)1.3.1国外现状： (4)1.3.2国内现状： (6)1.4本论文研究的内容： (8)二、整体方案设计： (8)2.1整体概述： (9)2.2硬件设计： (10)2.2.1电源设计： (10)2.2.2复位电路设计： (11)2.2.3MCU电源设计： (12)2.2.4调试接口JTAG电路设计： (13)2.2.5电机驱动模块电路设计： (14)2.2.6陀螺仪加速度计电路设计： (17)2.2.7CMOS摄像头电路设计： (20)2.3软件设计： (22)2.3.1MCU需要使用的资源配置： (22)2.3.2PWM（Pulse Width Modulation）输出模块： (23)2.3.3陀螺仪加速度计采集模块： (25)2.3.4周期中断定时器模块： (27)2.3.5互补滤波算法及平衡控制模块： (28)2.3.6速度采集及速度控制模块： (39)2.3.7CMOS摄像头采集处理算法及转向模块： (49)2.4人机接口及调试接口调试软件设计： (54)三、总结与致谢： (58)参考文献 (59)一、绪论：随着国民生活质量的提高、国内高新技术的发展，特别是嵌入式技术和机器人技术的发展，人民迫切希望更加智能更加方便的交通工具得到发明。
具有视觉识别能力的双轮机器人设计
（Hefei Vocational and Technical College，Hefei Anhui 230013）
Abstract: In order to achieve the purpose of balancing the body of the two-wheeled robot, this paper designed a twowheeled robot with visual identity ability based on fuzzy theory. In the meantime, the PDA is used to monitor the ro⁃ bot through the network, so as to control the two-wheeled robot to move forward, backward, and turn left and right, at the same time, relying on the function of the active self-balancing controller, the robot can maintain the balance of the body without falling. Keywords: visual identity；robot；system design；two-wheeled robot
使身体保持直立并且能自由转向、前进、后退［6- 。 7］ 其间 利用模糊平衡控制器，有效地达成多项复杂任务，如两轮 机器人平衡控制、人机接口的亲和力提升、无线影像传输 系统构建。同时，由于设计了视觉传感器，因此其也具有 初步的感测外界能力。
1 设计方法
基于礼觉引导的两轮差速转向AGV设计
基于礼觉引导的两轮差速转向AGV设计
储江伟;顾柏园;王荣本
【期刊名称】《物流技术》
【年(卷),期】2002(000)007
【摘要】介绍了基于机器视觉引导的两轮差速转向AGV的组成和引导原理,对机械结构、电源装置和控制系统的设计方案进行了比较分析,并对主要技术问题进行了论述.
【总页数】4页(P12-14,19)
【作者】储江伟;顾柏园;王荣本
【作者单位】吉林大学,交通学院,吉林,长春,130022;吉林大学,交通学院,吉林,长春,130022;吉林大学,交通学院,吉林,长春,130022
【正文语种】中文
【中图分类】TH165+.1
【相关文献】
1.基于机器视觉引导的两轮差速转向AGV控制问题的研究 [J], 储江伟;王荣本;郭克友;顾柏园;马雷
2.磁引导式差速转向AGV的电机确定与磁导航方法 [J], 吴伟涛;刘文波;
3.基于视觉的AGV两轮差速转向最优控制研究 [J], 王晓亮;詹跃东;艾青;经坤
4.基于二维码定位导航的两轮差速转向AGV设计 [J], 杨友良;胡少辉;赵丽宏;毛志强
5.基于视觉的AGV两轮差速转向模糊控制 [J], 张立明;王振宇;王翊;詹跃东
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基于贝塞尔轨迹的视觉导引AGV路径跟踪研究
基于贝塞尔轨迹的视觉导引AGV路径跟踪研究刘海芹【摘要】To increase path tracking accuracy of visual navigationAGV(automatic guided vehicle), a precise path tracking algorithm based on Bessel trajectory is proposed. Firstly, the algorithm will pre-process the collected feature images of various paths to obtain shape information, and train the SVM multi-path shape feature classifier, and then change the weight of the branch paths of the collected images and iteratively calculate the minimum inscribed circles of the selected paths according to the order. Finally, based on the least squares rule, the centre of the minimum inscribed circle will be fitted into the Bessel trajectory to realizing the precise path tracking of AGV. The algorithm was applied in visual navigation AGV and on-line recognition and trajectory tracking test of path features were carried out and the results shown that the recognition accuracy of path features is up to 99.7％, and the recognition time is about 22 ms, curve trajectory tracking accuracy is 20 mm and 20° . Comparing with the traditional method, the method can improve the accuracy rate of path recognition and path tracking, which meets industrial field applications.%为提高视觉导引自动导引车(automatic guided vehicle,AGV)路径跟踪精度,提出一种基于贝塞尔轨迹的精确路径跟踪算法.该算法首先将采集的多种路径特征图像进行预处理得到形状信息,训练SVM多层路径形状特征分类器;然后根据命令,改变AGV采集到的分支路径图像的权重,迭代计算所选择路径的若干最小内接圆;最后,利用最小二乘规则,将最小内接圆的圆心拟合成贝塞尔轨迹,实现AGV的精确路径跟踪.将该算法应用于视觉引导AGV中,并进行路径特征的在线识别和轨迹跟踪实验.结果表明:路径特征的识别准确率为99.7％以上,识别时间约为22 ms,弯道轨迹跟踪准确度为20 mm和20°;与传统方法相比,该方法显著提高路径特征识别和轨迹跟踪的准确率,更能满足工业现场需求.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2017(043)008【总页数】6页(P113-118)【关键词】视觉导引;自动导引车;贝塞尔轨迹;轨迹跟踪;支持向量机【作者】刘海芹【作者单位】聊城大学东昌学院数学与信息工程系,山东聊城 252000【正文语种】中文自动导引车（automated guided vehicle，AGV）是自动化生产线、柔性制造、智能仓储物流系统的关键设备之一[1-4]。
自动导引小车(AGV)系统的设计
自动导引小车（AGV）系统的设计摘要随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，AGV(Automatic Guided Vehicle)即自动导引车作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。
AGV是以微控制器为控制核心、蓄电池为动力、装有非接触导引装置的无人驾驶自动导引运载车，其自动作业的基本功能是导向行驶、认址停准和移交载荷。
作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备，AGV已经得到了越来越广泛的应用，对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。
本文介绍了AGV在国内外的发展现状和应用情况，在此基础上，结合毕业设计的课题要求，设计了红外导引AGV小车。
其研究内容主要包括以下几个方面:1.论述了AGV系统的组成、路径导引方式及原理，结合课题要求，选择“红外导引”作为该系统的导引方式。
2.介绍了AGV车体机械结构的设计，并根据小车的驱动方式和工作要求，对底盘、电机、蓄电池等进行了设计和选型。
3.根据AGV系统的控制和工艺要求，确定了控制系统的总体框架结构。
硬件方面，选择合适的传感器、单片机以及电机驱动器，对传感检测电路和单片机控制系统硬件电路进行了设计:软件方面，采用模块化的编程方式来实现系统的各种功能，并实现了单片机与电机控制器之间的串口通信。
4.在总结全文的基础上，对AGV小车的设计和研究提出了展望。
关键词:红外导引；AGV；单片机；驱动控制电路；行走策略；控制策略；串口通信。
THE DESIGN OG AGV SYSTEMABSTRACTWith the growing of Factory Automation, Computer Integrated Manufacture System and extensive application of Flexible Manufacture System、Automatic Warehouse, the application field and technical level of AGV which contact and adjust the discrete logistics system, make the mission continuous, has greatly enlarged and improved.AGV is the unmanned driver automatic guided vehicle which has its untouched guided equipment, its control center is the microcontroller and storage battery is driving power, its basic function of automatic action is guided driving, recognizing the address to stop precisely and remove the load. As the valid measure of contemporary logistics processing automation and the key equipment of flexible manufacture system, the AGV has already got more and more extensive application, so that the research on AGV has very important theory meaning and realistic meaning.The dissertation introduced the applications and developments of AGV at home and abroad. Combining with the request of this graduation project topic, we designed a whole infrared rays guided vehicle.The main work in this dissertation was arranged as follows:1. The constitution of AGV system, the path guided means and their principles were discussed. According to the requests of the topic, infrared rays guided method was used in the AGV system.2. The design of AGV mechanical structure was introduced, in terms of driving manner and working requests, the type of the chassis, electrical motor and storage battery etc. was chosen and designed.3. According to the control and the craftwork requests of the AGVS, the total frame structure of control system was designed. About hardware, the right sensor, MCU and motor controller had been chosen, the sensing circuits and MCU controlling hard circuits was designed, about software, to achieve many system functions, and to realize serial communication between the MCU and motor controller, blocking programming method was employed.4. On the base of summarizing the dissertation, the development prospect of AGV research was put forward.Key words: Infrared rays guided; AGV; MCU; Drive and control circuit; Running strategy; Control strategy;Serial communication.目录摘要………………………………………………………………………………ABSTRACT…………………………………………………………………………目录………………………………………………………………………………第1章绪论………………………………………………………………………1．1 概述……………………………………………………………………1.1.1国外研究状况……………………………………………………1.1.2国内发展情况……………………………………………………1.1.3 AGV系统技术研究方向…………………………………………1．2 AGV系统的构成与AGV的结构…………………………………………1.2.1 AGV系统的构成……………………………………………………1.2.2 AGV的结构…………………………………………………………1．3 AGV导航系统……………………………………………………………1.3.1固定路线方式……………………………………………………1. 4研究课题的提出…………………………………………………………1. 5本章小结…………………………………………………………………第2章 AGV的总体设计……………………………………………………………2. 1总体设计…………………………………………………………………2. 2小车运动分析……………………………………………………………2. 3 传感器的选用……………………………………………………………2.3.1 红外传感器寻迹原理……………………………………………2.3.2红外寻迹方案选择………………………………………………2.3.3具体设计与实现…………………………………………………2.3.4超声波传感器避障原理…………………………………………2.3.5超声波测距模块实物图片………………………………………2.3.6超声波模块具体功能简介………………………………………2.3.7规格参数…………………………………………………………2. 4 本章小结…………………………………………………………………第3章 AGV机械结构和驱动转向系统的设计……………………………………3. 1 AGV机械结构的设计………………………………………………3.1.1 车体尺寸结构设计………………………………………………3.1.2 驱动方式的选择和车轮的选择………………………………3.1.3 传感器的布置…………………………………………………3. 2驱动系统部件的选择与校核………………………………………3.2.1电机的选择………………………………………………………3.2.2行走系统的驱动装置…………………………………………3.2.3 AGV行驶阻力的计算…………………………………………3.3 主减速比的选择………………………………………………3.4 电源部分选择………………………………………………………3.5 本章小节………………………………………………………………第4章控制系统与行走策略…………………………………………………4.1控制系统…………………………………………………………………4.1.1驱动芯片模块………………………………………………………4.1.2电源模块……………………………………………………………4.1.3光电耦合器…………………………………………………………4.2电路的设计…………………………………………………………………4.3行走策略……………………………………………………………………4. 4传感器采样………………………………………………………………4. 5控制策略…………………………………………………………………4. 6动作类型………………………………………………………………4.6.1直线路径行走……………………………………………………4.6.2特殊路径的行走……………………………………………………4.6.3左转弯………………………………………………………………4.6.4右转弯………………………………………………………………4.6.5停车………………………………………………………………第5章总结与展望……………………………………………………………5.2研究展望………………………………………………………………5.1全文总结………………………………………………………………第1章绪论1．1 概述AGV(Automatic Guided Vehicle)——自动导引车是上世纪50年代发展起来的智能搬运型机器人。
视觉导引AGV纠偏算法研究
基于视觉的AGV两轮差速转向模糊控制
０ 引 言
自动导 向车辆 （ ｕｏ ｔｄＧ ｉｅ ｅｉｅＡ Ｖ）目前 主要应 用 于柔 性加 工 系统 、 性装 配 系统 、 Ａ ｔ ｅ ｕ ｄＶ ｈ ｌ， Ｇ ｍａ ｄ ｃ 柔 自动 化立体仓 库 以及 其他 一些行 业作 为 搬运 设备 … ． 用 机 器 视觉 ， 过 识别 路 径 上 的 条带 状 路 标 实现 自主 利 通
摘 要 ：简要 地介 绍 了基 于机 器视 觉导 向的 Ａ Ｖ两轮 差速转 向的原 理和 组 成 ， Ｇ 并对计 算机控 制 系
统设计 ， 图像信 息识 别等 Ａ Ｖ控 制 问题 进行 了阐述 ， 出了一种 采 用模 糊控 制 方法对 Ａ Ｖ 两轮 Ｇ 提 Ｇ 差速转 向进行 控制 ． 实验 结果表 明 ， 采用模 糊控制 方 法对 两轮 差 速 转 向进行 控 制 ， 车运 行 过程 样
稳 定 ， 径跟踪 可 靠 ， 制性能 良好． 路 控 关键 词 ： 差速 转 向 ； 糊控 制 ；自动 引导 车辆 ；计算机 视 觉 模
中图分类 号 ： Ｐ ９ Ｔ３１ 文献标 识码 ： 文章编 号 ：０ ７—８ ５ ２ ０ ）４— ０ ８— ５ Ａ １０ ５ ｘ（ ０ ７ ０ ０ ２ ０
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第３ ２卷 第 ４ 期
２０ ０ ７年 ８月
昆 明 理 工 大 学 学 报 （理 工 版 ）
Ｊｕ ａ ｏ ｕ ｍｉｇＵ ｉｅｓ ｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈｏｏｙ（ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎｌｇ ） ｏ ｒ ｌ ｆ ｎ ｎ ｎｖｒｉ ｆ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｎ Ｋ ｔ Ｓ ｇ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈｏｏ ｅ ｙ
Ｖ １ ２ Ｎ ． ０ ３ ｏ４ ．
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基 于视 觉 的 Ａ ＧＶ两 轮 差速 转 向模 糊 控 制