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原文传递仓储搬运AGV系统设计和关键技术研究

论文题名：	仓储搬运AGV系统设计和关键技术研究
关键词：	仓储搬运;自动引导车辆;货盘叉孔识别;自主导航;路径规划;优化调度
摘要：	“中国制造2025”提出了实现制造业强国的战略目标，随着时间的不断临近，传统制造业的数字化、网络化、智能化转型升级迫在眉睫。人工智能技术在货物物流领域具有广泛的应用前景，市场的需求推动着技术的快速发展。搬运车辆是传统制造业在仓储物流领域中的主力军，这种能灵活穿梭于狭窄货架之间和不同厂区之间的装卸搬运设备，广泛应用于工厂、仓库等场所，是仓储物流业必不可少的搬运工具。仓储搬运自动引导车辆（Automated Guided Vehicle，AGV）具有更强的信息化和集成化程度，实现更智能化的操作，搭载更多的应用功能，具备更安全的保障，可以提升货物运输配送的效率和准确性，从而提高整个生产环节的运行效率。本文主要研究了仓储搬运AGV系统总体设计、货盘叉孔识别技术、自主导航技术和管理监控调度系统设计。　　首先，根据工厂仓库的实际需求，提出了系统总体方案。该系统由仓储搬运AGV、管理监控调度系统、无线局域网通信模块、UWB定位模块、毫米波雷达入侵监测模块、视频监控模块、环境监测模块等组成，各模块通过无线局域网进行数据交互，汇集到管理监控调度系统，在系统屏幕上实时显示AGV的运动轨迹和周边监控区域的状态信息。仓储搬运AGV主要由AGV平台、定位导航模块、避障模块、货盘叉孔识别模块、车载主控模块组成。　　其次，深入研究了货盘叉孔识别技术。对基于Caffe-SSD深度学习框架的卷积神经网络进行分析，对实际采集货盘叉孔和空闲装卸货区域的数据集进行了训练并对训练结果进行了评价，最后将货盘叉孔识别和双目测距算法相结合，实现对货盘叉孔等目标同时进行识别和测距。对于复杂光源情况下影响双目视觉传感器的成像，提出了在进行货盘叉孔识别和测距之前对视频流采用高动态范围预处理方法，提高复杂光源下的货盘叉孔等目标识别成功率和测距精度，使之符合实际工厂环境的需求。设计了仓储搬运AGV入叉辅助装置。该辅助装置通过多种传感器实时监测叉杆周围状态，并将状态信息通过CAN总线发送给车载主控模块，帮助提高入叉过程的准确性和成功率。　　第三，研究了固定搬运区域的自主定位导航技术和路径规划。分析比较了两种常用路径规划算法在实际工厂环境的区别。对于实际厂区可能出现的入侵工作区域、事故发生概率较高、同一路段繁忙等实际应用问题，提出了引入熔断机制、繁忙系数和一种新的启发函数的改进A*算法，实现提前在路径规划时避免进入被障碍物入侵路段，使路径更加平顺等功能。　　最后，设计了管理监控调度系统，实现了任务管理、仓储搬运AGV管理、实时环境状态监控、管理员交互等功能。为固定区域仓储搬运AGV的实现提供了数据、通讯和管理的保障。
作者：	黄锐
专业：	电子与通信工程
导师：	彭树生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京理工大学
学位年度：	2020