基于Mecanum輪的全向運動視覺導(dǎo)引AGV研制.pdf

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1、2015年9月機械設(shè)計與制造工程Sep．2015第44卷第9期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．44No．9DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．09．010基于Mecanum輪的全向運動視覺導(dǎo)引AGV研制喻俊，武星，沈偉良(1．中國船舶重工集團公司第713研究所，河南鄭州450015)(2．南京航空航天大學(xué)機電學(xué)院，江蘇南京210016)摘要：介紹了自主研發(fā)的Mecanum全向運動視覺導(dǎo)引AGV。該AGV采用視覺導(dǎo)引方式，利用CCD攝像機采集地面路徑信息，對采集的每一幀圖像做畸變校正及光照補償后進行閾

2、值分割，采用場掃描法掃描路徑，獲得當(dāng)前路徑相對視野的角度偏差與距離偏差；主控制器調(diào)整Mecanum輪速度，使車體沿導(dǎo)引線行進。采用Mecanum輪驅(qū)動的AGV具備全向運動能力。實驗表明，研制的全向運動視覺導(dǎo)引AGV能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的導(dǎo)引。關(guān)鍵詞：視覺導(dǎo)引；Mecanum輪；全向運動；自動導(dǎo)引車中圖分類號：TP242．2文獻標(biāo)志碼：A文章編號：2095—509X(2015)09—0035—05隨著物流行業(yè)的不斷發(fā)展，自動導(dǎo)引車(auto—制方便、結(jié)構(gòu)簡單、路況適應(yīng)能力較強而得到廣泛matedguidedvehicle，AGV)已經(jīng)在很多領(lǐng)域中被廣應(yīng)用。車輪式移動機構(gòu)利用電機控制兩輪差速運泛應(yīng)

3、用。AGV是指裝有諸如磁傳感器、激光、攝像動，能實現(xiàn)前進、轉(zhuǎn)彎等功能，但單驅(qū)轉(zhuǎn)彎需要較大機等導(dǎo)引裝置，能夠沿既定的路徑行駛，在車體上轉(zhuǎn)彎半徑，且不能橫向移動，使用有一定的局限性。安裝有主控制器、無線通訊模塊、安全保護裝置以Mecanum輪是瑞士工程師BengtIlon于1973發(fā)明及各種物料移載平臺的搬運車輛，是一種智能輪式的一種全向輪j，采用Mecanum輪平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)移動機器人，廣泛用于工廠自動化生產(chǎn)線、倉儲物AGV在任意方向上的轉(zhuǎn)動和移動，能原地自傳任流、機場和港口的物料傳送¨J。相比于其他導(dǎo)引意角度，方便側(cè)移，運動靈活性非常高。方式，視覺導(dǎo)引具有精度高、成本低、路徑設(shè)置柔性本

4、文以Mecanum輪為平臺，采用攝像機傾斜高等優(yōu)點，且攝像機獲取的信息豐富，因此能適應(yīng)安裝方式研制了一款全向運動視覺導(dǎo)引AGV。系多分支路徑場合，逐漸成為近年來研究的熱點。統(tǒng)整體穩(wěn)定可靠，設(shè)計了優(yōu)化的圖像處理算法，實視覺導(dǎo)引AGV利用CCD攝像機采集地面路時性和魯棒性較好。徑信息，提取地面路徑與攝像機視野中心的角度偏差與距離偏差，將偏差信息發(fā)送給控制器，控制器1系統(tǒng)組成根據(jù)接收到的偏差信息來調(diào)整AGV車體的位姿，基于Mecanum輪平臺的全向運動視覺導(dǎo)引使車體始終保持在導(dǎo)引線上方。攝像機有垂直安AGV電氣系統(tǒng)由視覺模塊、運動控制模塊、無線通裝與傾斜安裝兩種方式。垂直安裝方式定位精度信模

5、塊、電源模塊等4部分組成，如圖1所示。比較高，但視野相對較小，若車體擺動幅度過大，路車體機械結(jié)構(gòu)部分包括車架本體、4個直流有徑容易脫離視野。傾斜安裝方式由于采集的圖像刷伺服電機以及4個Mecanum輪。4個Mecanum存在傾斜畸變，對其進行校正插值后，精度沒有垂輪在車體前后兩兩平行布置，每個電機獨立驅(qū)動一直安裝方式的高，但能夠獲得更大視野，另外也能個Mecanum輪，布置在前側(cè)的兩輪為共軸擺式懸檢測前進方向上是否存在障礙物，以便及時停車或掛結(jié)構(gòu)，即使AGV運行在不平整路面，4個驅(qū)動輪進行避障。也能有效著地并提供足夠的驅(qū)動力。AGV移動機構(gòu)種類比較多，典型的有車輪式、視覺模塊包括1個C

6、CD攝像機、1個環(huán)形光源履帶式、腿腳式等3j，目前車輪式移動機構(gòu)因其控以及1塊核心為TMS320DM642的DSP處理板。收稿日期：2015—06—16基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(61105114)；江蘇省科技支撐計劃項目(BE2014137)作者簡介：喻俊(1981一)，男，河南信陽人，中國船舶重工集團公司第713研究所工程師，博士，主要研究方向為機電控制系統(tǒng)及計算機視覺?！?5·2015年第44卷機械設(shè)計與制造工程上方。AGV系統(tǒng)控制流程如圖2所示。CCD攝像機開始導(dǎo)引TM$320DM642工DSP處理器圖像采集_-_●_一主STM32F407ZigBee[．t_．r．IZ

7、igBeeI．[．I圖像預(yù)處理運動控制板無線模通塊信}廠_叫『無線模通塊信r}fl]I盎機,~——r主無線通信模塊l圖像分割四軸電機驅(qū)動器!路徑特征提取觸蘭一AGV出線，發(fā)送停車命令I(lǐng)蘭圖1AGV硬件結(jié)構(gòu)框圖計算當(dāng)前路徑相對l停車報警視野中心的偏差l主CCD攝像機為圖像采集設(shè)備，將采集到的路徑圖———r—結(jié)束像送入DSP進行處理。環(huán)形光源照射地面路徑，≤、：>一保證攝像機采集的圖像具有足夠的亮度，同時能夠1是發(fā)送轉(zhuǎn)速修正指消除外界雜光的干擾。T