mecanum轮式agv狭窄直角弯转向规划设计与实现

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1、Mecanum轮式AGV狭窄直角弯转向规划设计与实现重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：熊星指导老师：赵敏副教授兼职导师：唐毅教授级高级工程师学位类别：工程硕士（控制工程领域）重庆大学自动化学院二O一六年五月DesignandImplementationofMotionPlanningforAGVwithMecanumWheelinNarrowRectangularCornerAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRe

2、quirementfortheProfessonalDegreeByXiongXingSupervisedbyAssociateProf.ZhaoMinPluralisticSupervisedbyPETangYiSpecialty:ME(ControlEngineeringField)CollegeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2016中文摘要摘要AGV运动规划是机器人领域一个重要的研究方向。在实际的工业现场或智能仓库中存在狭窄直角弯

3、场景，空间的限制造成了传统的AGV无法通过或通过性低。Mecanum轮式AGV具有全方位移动的特性，具有多种转向方式，在狭窄场景下更具优势。但目前尚缺乏针对Mecanum轮式AGV在狭窄直角弯下转向的研究，也没有相关的解决方案。因此，在考虑直角弯受限特点的基础上，研究结合Mecanum轮式AGV运动特性的转向规划方法，提高AGV在狭窄直角弯下通过性，具有重要的实际意义和理论价值。论文针对在狭窄直角弯下缺乏有效的Mecanum轮式AGV转向规划方法的问题，从狭窄直角弯受限特点及Mecanum轮式AGV运动特性入

4、手，建立了考虑AGV外轮廓的转向运动学模型用于描述其转向状态，给出了基于激光雷达的直角弯道及AGV初始姿态的描述模型，进而提出了考虑全方位移动特性的转向运动规划方法，并设计系统在实际平台上实现了转向过程。主要的工作包括：①Mecanum轮式AGV转向运动学建模。论文对Mecanum轮式移动机构的运动特性进行分析，采用速度表示法建立基于质心的运动学模型，实现了航位推算算法，并在此基础上建立了基于外轮廓的转向运动学模型，用于描述转向的运动状态，实现全局下的定位。实物实验结果表明，该模型能有效地描述AGV转向过程中

5、外轮廓信息。②基于激光雷达的环境建模。论文通过分析直角弯道下激光雷达距离图像的几何特征，提出了一种改进型split-merge特征提取算法，对分割合并阈值、准则，进行了改进。并在此基础上建立了基于线段特征的狭窄直角弯几何描述模型，用于描述直角弯信息以及AGV的初始状态。对比实验表明，该算法能有效降低线段拟合误差，在环境建模准确性上优于改进前的算法。③狭窄直角弯下Mecanum轮式AGV转向规划方法。论文通过分析AGV在狭窄直角弯下受限的特点，提出了一种基于规则式的转向运动规划算法。该方法将AGV转向过程按状态

6、划分，建立了不同状态与转向策略之间的映射关系。实验结果表明，该算法能克服空间限制的问题，有效地保证AGV的通过性。最后，综合上述研究成果，形成了Mecanum轮式AGV在狭窄直角弯下克服空间限制的转向解决方案，并设计系统应用于“Mecanum轮式AGV平台”。应用效果表明，该方案能准确地描述AGV的转向外轮廓信息以及环境信息，相比圆弧、原地转向方式，能更好地保证AGV在狭窄直角弯场景下的通过性。关键词：Mecanum轮，AGV，狭窄直角弯，空间受限，通过性，转向运动规划I英文摘要ABSTRACTThemoti

7、onplanningofAGVisanimportantresearchcontentinthefieldofrobot.IntheactualindustrialsceneorintelligentwarehousethrereexistingnarrowrectangularcornerwhichresultsinconventionalAGVunabletopassorlowpassingrate.AGVwithmecanumwheelhasavarietyofwaysofturninginthenar

8、rowscenesinceitscharacteroftheomni-directionalmove,whichhasadvantagesinthenarrowscene.However,currentlytherelacksspecificresearchonthesteeringplanningofmecanumAGVinanarrowrectangularcorneraswellasmatur