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基于视觉与惯性定位的自主导航AGV装置研发
一、项目简介 自动导航运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)是装有自动导航装置,能够沿规定的路径行驶,在车体上具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功能的搬运车辆。广泛应用于汽车制造、电子、纺织、食品、烟草、物流仓储等行业和领域。 2016年中国AGV市场销售量7350台,市场规模达12.08亿元,同比增长37.7%。2017年中国市场AGV销量有望突破10200台,同比增速超38%。特别是新一代完全柔性的AGV机器人将在各种场景下得到应用,新的AGV增量市场正在酝酿过程中。 当前AGV主要导航方式为有轨导航(固定路径)和无轨导航(柔性路径)。传统有轨导航AGV主要采用有轨导航方式,虽然简单易行、路径跟踪可靠性好,但灵活性和柔性差;新的激光导航方式,在应用时具有更高的柔性,但目前大多数是采用反射板和三角定位原理进行,其灵活性和柔性受到限制。 无轨导航AGV不需要任何场地施工、具备自由路径导航和智能避让能力的AGV,越来越受到行业的重视,是重要发展趋势和研究热点。这种无轨的自主导航系统(自由路径规划和决策)具有更高的引导柔性,能够更高效、灵活地完成物料的搬运任务。随着车间物流和生产流程日益复杂多变,对柔性供送、自主规划决策的新一代AGV需求迫切。 本项目致力于开发面向柔性物料搬运、内部物流的AGV机器人平台,具有效率高,易于操作、使用灵活且安全等特点。项目研究的这种AGV是第三代柔性移动机器人,综合了激光、视觉、惯性定位和自主规划决策技术,是未来的移动解决方案。(智能化工具化),适应于巡检和商城、宾馆、医院等场所的内部配送。 项目研究全新一代AGV属于自主导航机器人,具备全柔性:无轨导航,不需要场地布设,全软件化,应用更广(内部物流、人机协作等)。具备自主性:自动路径规划、自动避障、自动跟踪、相互协作、自动充电等智能决策。项目研究具有重要的现实意义和市场前景。 二、前期研究基础 研究团队已经开工研究面向柔性物料搬运和物流配送的新一代AGV机器人,服务于需混合导航与自由路径功能的新兴AGV市场,目前研发的这种AGV是第三代高级移动机器人,综合了激光、视觉、惯性导航和自主规划决策与人机交互技术,是未来的移动解决方案(智能化工具化)。累计完成投资150万元,已和厦门万久公司开展省高校产学项合作目(基于视觉与惯性定位的AGV装置研发),设计完成了AGV机器人样机,正进行驱动系统、导航系统、控制系统可靠性与性能指标的测试。 当前正在的研究工作和目标是,进一步完善AGV基本机型设计,实现激光SLAM、里程/IMU惯性定位、自主路径规划与跟踪;对AGV的RGB-D视觉系统进行开发设计,实现视觉引导与目标识别、跟踪、避让;进行终端控制软件开发,形成产品应用解决方案。 已发表的与项目相关的主要论文SCI论文5篇,EI论文20余篇。主要发明专利有:1. 仲训昱, 田军, 庞聪, 彭侠夫, 曾建平. 基于前倾 2D 激光雷达移动扫描的路面与障碍检测方法. 国家发明专利(受理中)2. 仲训昱. 基于虚拟扫描与测距匹配的 AGV 激光 SLAM 方法. 国家发明专利(申请号:201710504910.7, 受理中). 3. 仲训昱, 李跃亮, 彭侠夫. 面向智能车自主充电的柔性对接装置. 国家发明专利(申请号: 201710389598.1, 受理中)4. 仲训昱, 王祥, 陈映冰, 彭侠夫. 基于 A*提取引导点的 AGV 路径跟踪与避障协调方法.国家发明专利(申请号: 201710043581.0, 受理中)5. 仲训昱, 李跃亮, 刘嘉伟, 彭侠夫. 一种面向智能车自主充电的柔性对接装 置. 国家实用新型专利, 专利号: 201720606992.1 三、应用技术成果 (一)导航控制系统设计 研究团队开发了一种全柔性自主式AGV机器人, 其导航控制系统如下图所示,特点有: 1)采用这种模块化的系统平台, 搭建激光导航AGV产品, 可实现降低制作成本30%-50%;  2)结合视觉/惯性定位和特殊运动机构, 支持各种场景下的使用、简易且节省人工成本。 (二)地图表示和基于A*提取关键路径点的全局路径规划方法 以AGV半径障碍进行膨胀,建立初始栅格地图;通过风险评估函数对障碍周围节点的风险等级进行评估,获得带有风险区域的安全栅格地图。在安全地图上通过A*算法规划全局路径,在得到的全局路径上提取关键路径点。 (三)基于位-姿交替控制的路径跟踪与避让/运动协调方法研究了局部环境建模与自适应窗口的实时避障方法,同时还研究了基于复合速度障碍法的分布式运动规划算法,在各种移动服务机器人与AGV搬运机器人 相互协调避让的运动规划中等具有很好的应用前景。 机器人以关键路径点为引导点并不断实时切换、更新引导点,进行路径跟踪与障碍避让的协调统一。 (四)基于地图匹配的AGV激光SLAM方法 虚拟扫描与测距匹配法:增量式创建栅格地图,采用虚拟激光雷达扫描与基于测距的快速轮廓匹配。 LATTICE SLAM方法:综合采用了高斯牛顿迭代法、地图匹配表、概率地图和高低两层地图等策略。 (五)AGV系统特色设计 1)双层控制器系统结构,提高可靠性、实时性和灵活性。 2)基于ROS的软件设计,采用NVIDIA 的TK1超级计算平台作为主控计算机。 3)下位机功能模块设计:处理实时性较高的任务,如里程计/IMU推算定位、安全速4)度控制、超声波/防撞条避碰处理等。 5)运动机构及外观设计:两轮差动驱动+两轮随动”的四轮运动机构,比六轮机构具有更好的地面适应性;采用橡胶轮,减震和静音效果好。 6)自动充电对接装置设计:通过柔性连杆的弯曲形变来实现充电接口和充电接头的柔顺对接。 四、合作企业 厦门万久科技股份有限公司是一家集销售、软件研发、技术服务、加工技术整合为一体的高新技术企业。目前公司的经营范围涉及CNC软件开发及数控系统销售、CNC控制零件销售及专业维修;工艺优化、机台升级与技术改造、工程配电与软件优化、专用机控制系统开发、多轴机的设计与开发、机台精度检测与校正优化服务等。公司是国际知名生产制造企业——富士康的产品供应商和技术服务商。  
厦门大学 2021-04-11
一种静脉穿刺针头位置定位的装置
本发明公开了一种静脉穿刺针头位置定位的装置,其特征在于, 包括红外光源、主相机、侧相机和图像处理单元;红外光源用于照射 穿刺区域的皮肤表面和针头;主相机用于从穿刺区域的皮肤表面的上 方由上而下对针头进行拍照;侧相机的拍照方向与主相机的拍照方向 相互垂直,用于从穿刺区域的皮肤表面的水平方向对针头进行拍照; 图像处理单元与主相机和侧相机相连,用于比较主相机和侧相机拍摄 的照片,从而得出针头的位置。本发明的针头位置定位装置,结构简 单、定位准确,仅需更换针头便可重复使用,造价和使用成本低廉, 具有效率高、直观、准确等特点。 
华中科技大学 2021-04-11
一种便携式苜蓿刈割高度定位尺
本实用新型提供了一种便携式苜蓿刈割高度定位尺,包括竖直设置的测量杆,所述测量杆的外表面设置有刻度槽,所述测量杆的底端设置有支撑机构,所述测量杆的外部套设有活动套管,所述活动套管上插设有限位螺栓,所述活动套管的左右两侧均竖直设置有插管,且测量杆的两侧均分别设置有水平放置的标杆,且标杆靠近测量杆一侧的底部竖直设置有与插管配合连接的插杆,所述标杆靠近测量杆的一端设置有第一插块。本实用新型具有结构简单、使用方便的优点,测量杆底部的支撑机构、活动套管以及用于指示的标杆均可在使用后进行拆卸,方便收纳整理,也便于使用者携带。
青岛农业大学 2021-04-13
基于脑电源定位方法的人体精神状态检测方法
基于脑电源定位方法的人体精神状态检测方法,先进行受试者的选择,后进行硬件连接和软件调试,再采用基于独立成分分析脑电信号特征提取方法进行滤波去噪、伪迹分离和提取脑电数据特征,并在MATLAB平台上画出所有分量的地形图;最后使用通过基于电偶极子理论、正逆演问题的分析以及研究头部模型的确定,得出电偶极子的源定位方法,以应用于脑电信号的源定位;最后对ESL的
西安交通大学 2021-04-14
用于测量车轮定位参数的装置及 KC 试验台
本发明公开了一种用于车辆底盘系统 KC 试验台中测量车轮定 位参数的装置,包括设置在 KC 试验台的垂直加载台上的支撑架装置、 六自由度并联机构平台以及用于与车轮连接的转盘,车轮与转盘固定 连接,转盘与六自由度并联机构平台的动平台一端固定,六自由度并 联机构平台的定平台一端与支撑架装置固定连接,六自由度并联机构 平台动、定平台之间设置有六条支链,各支链为具有多个自由度的柔 性支链,各支链上装有位移传感器,用以测量各支链的位移变化从而 计算出车轮的空间姿态,再结
华中科技大学 2021-04-14
内支撑式螺杆调节器以及轨排定位方法
本发明涉及高速铁路双块式无砟轨道铺设的技术领域,尤其是涉及一种内支撑式螺杆调节器以及轨排定位方法,包括:横梁、托盘调节装置、竖直调节杆和支撑杆;梁的两端均设置有托盘调节装置,托盘调节装置用于调节轨距;横梁的两端均设置有竖直调节螺纹孔,且竖直调节螺纹孔位于两个托盘调节装置之间;竖直调节杆的外周面设置有与竖直调节螺纹孔相配合的外螺纹,以调整轨道的高低;支撑杆的上端与竖直调节杆的下端连接,用于支撑横梁。由于内支撑式螺杆调节器是位于轨排内,不会因为轨排的外侧空间不够,而无法在预设位置支撑轨排的情况,故而,轨道几何形状不会发生变形和位置不会发生偏移。
西南交通大学 2018-09-18
一种静脉穿刺针头位置定位的装置
本发明公开了一种静脉穿刺针头位置定位的装置,其特征在于,包括红外光源、主相机、侧相机和图像处理单元;红外光源用于照射穿刺区域的皮肤表面和针头;主相机用于从穿刺区域的皮肤表面的上方由上而下对针头进行拍照;侧相机的拍照方向与主相机的拍照方向相互垂直,用于从穿刺区域的皮肤表面的水平方向对针头进行拍照;图像处理单元与主相机和侧相机相连,用于比较主相机和侧相机拍摄的照片,从而得出针头的位置。本发明的针头位置定位装置,结构简单、定位准确,仅需更换针头便可重复使用,造价和使用成本低廉,具有效率高、直观、准确等特点
华中科技大学 2021-04-14
一种用于超分辨定位成像系统的样品池
本发明公开了一种用于超分辨定位成像系统的样品池,包括底座、压板、盖玻片、载玻片、第一螺栓、第二螺栓、进穿板接头与出穿板接头,载玻片安装于压板上,盖玻片安装于底座上,压板腔体外表面与底座腔体内表面间隙配合,并通过第一螺栓连接压板与底座,第二螺栓安装于压板上,通过调节第一螺栓与第二螺栓实现样品空间厚度的改变,进穿板接头与出穿板接头均安装于压板上,实现样品空间与外界环境的连通,通过向进穿板接头注入新的液态生化试剂,从
华中科技大学 2021-04-14
基于固定位置的无线信道动态密钥生成方法
本发明提出了一种基于固定位置的无线信道动态密钥生成方法,首先采集通信双方在多个工作频点的信号强度,然后双方分别对测量得到的信号强度数据进行处理,包括数据交织、平滑、Rank操作以及双门限量化,得到双方的密钥序列后再进行密钥一致性协商使得双方获得完全相同的密钥。并可进一步改变射频工作参数测量获得更多密钥。本发明方法为无线安全通信提供了新思路,通过测量接
东南大学 2021-04-14
一种具有静态定位轴的管板氩弧焊机
本发明属于化工焊接设备相关领域,其公开了一种具有静态定 位轴的管板氩弧焊机,其包括底座、旋转轴及定位轴。所述旋转轴包 括安装在所述底座上的外旋转轴及套设在所述外旋转轴的轴孔内的内 旋转轴,所述内旋转轴与所述外旋转轴固定连接,且其开设有阶梯轴 孔。所述定位轴收容在所述阶梯轴孔内,其用于对所述管板氩弧焊机 进行定位;所述阶梯轴孔与所述定位轴间隙配合,使所述定位轴与所 述阶梯轴孔相对分离设置。本发明的管板氩弧焊机采用定位轴与传动 轴相分离的方式,有效减小了轴头精度低、换热管精度不够等工艺问 题对焊接质量的
华中科技大学 2021-04-14
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