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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
高阶BOC调制信号的无模糊跟踪单元
已有样品/n该项目提供了一种有效的适用于各类高阶BOC信号的无模糊跟踪单元。针对四类不同的BOC信号类型,设计了独特的本地参考波形,与接收到的BOC信号进行相关,通过两个互相关函数的相乘,得到一个类三角形的组合相关函数,实现BOC信号的无模糊跟踪,并设计了相应的鉴别器处理方法。对于两类正弦BOC信号,还设计了另一组本地参考波形,与接收到的BOC信号进行相关,通过两个互相关函数相减,能得到一个类三角形的组合相关函数,实现正弦BOC信号的无模糊跟踪。该项目解决了传统延迟锁定环技术面临的误锁点多、容易引入
华中科技大学 2021-01-12
抗总剂量效应存储单元电路
本发明公开了一种抗总剂量效应存储单元电路,全部由 PMOS管构成,包括:第一、第二 PMOS 管,第三、第四 PMOS 管和第五、第六 PMOS 管;第一、第二 PMOS 管为上拉管,第三、第四 PMOS管为读出访问管,第五、第六 PMOS 管为写入访问管。本发明的抗总剂量效应存储单元电路可自动实现抗总剂量效应加固,具有较小的存储单元面积,可用于抗辐射航空航天及嵌入式存储器等领域。
华中科技大学 2021-04-14
计算机联锁全电子执行单元
LDJLZ系列计算机联锁全电子执行单元是新一代计算机联锁设备,系统严格按照故障-安全原则设计,采用控制、监督、监测一体化的设计理念,综合利用电力电子开关、现代电子信息、嵌入式计算机、自动控制、冗余、容错等多项技术,实现铁路车站计算机联锁系统执行组电路的全电子化、模块化、数字化、智能化;系统可配置双模块冗余,实现铁路车站联锁系统的免维护;满足铁路车站计算机联锁技术条件《TB/T 3027-2015》技术要求。2000年,计算机联锁全电子执行单元通过铁道部技术审查。2009年,计算机联锁全电子执行单元
兰州交通大学 2021-04-14
耦合储氢单元的燃料电池电源
1 成果简介作为一种清洁、高效的能量转换装置, 燃料电池是各种电化学电池体系中的理论比能量“ 绝对冠军”, 而且功率密度高、电流密度大, 是最先进的能量转换技术之一。燃料电池在发电过程中,除了提供电能以外,还会产生废热。所以传统燃料电池电堆中,单片燃料电池之间通常设有冷却板,需要采用大流量的空气或者冷却水来为燃料电池散热。而燃料电池工作时需要氢气作为燃料,如果以储氢合金作为氢源,则储氢合金在释放氢气时会吸收热量。 本成果将燃料电池与储氢单元进行结构的耦合,可利用储氢合金来部分吸收燃料电池发电时产生的废热,既解决了燃料电池水管理和热管理的难题,又能解决储氢单元放氢稳定性的问题,还能降低燃料电池系统寄生功率,提高系统的功率密度和能量密度。表 1 中列出了耦合型燃料电池的性能参数。本成果耦合型质子交换膜燃料电池解决了质子交换膜燃料电池的水热管理问题,能够使燃料电池系统结构更加紧凑,能量密度和功率密度更高。 上图 耦合燃料电池的内部结构及外部结构图2 应用说明经过近十年来的电动汽车、分布式电站、电源等领域的广泛示范应用(燃料电池已经在航天、军事上得到应用,燃料电池家用电源已经在日本产业化),质子交换膜燃料电池技术的成熟度已经逐渐被用户所接受。目前,其商业化主要问题是价格较高(采用进口材料成本昂贵),而本项目利用国产原材料制备燃料电池电源,燃料电池材料供应不仅有安全保障,而且还有低成本优势,可望克服燃料电池高成本的商业化障碍。3 效益分析由于目前国内外尚无同类产品,而且各行各业对新型电源的需求比较迫切,因此本成果具有较大的推广空间。 如批量生产, 本电源价格每台约 1500 元/千瓦。 来自政府的资金补助以及军事、工业、新能源等应用领域的直接采购是使燃料电池电源商业化逐渐兴盛的主因。据美国市场研究机构 Pike Research 估计, 2016 年市场上的主力燃料电池产品功率将在 100W~2kW 之间,用于替代部分铅酸电池和柴汽油发电机,主要应用于船舶、 专用车、无人载具、 战场支持系统、 备用电源、 应急电源等。
清华大学 2021-04-13
陆用惯性导航系统自动标定、运动对准及自主定位技术
 本技术涉及一种轮式车辆惯导系统的自动标定、运动对准即自主定位方法,即如何在不借助参考路标点和其他外部传感器如GPS的条件下,实现实际路况下的惯导系统与车体间安装关系和里程计标度因数的自动标定,以及车辆行驶中的惯导系统运动对准与自主定位,抑制环境因素对里程计辅助效果的影响,提升陆用车辆导航系统的自主性、快速性、可维护性、环境适应性和精度指标。 惯性/里程计组合导航系统通常采用两种组合方式:航迹推算方式和反馈组合方式。航迹推算方式是一种简单的次优组合,它以惯性导航系统提供姿态基准,以里程计提供行程增量并在参考坐标系中投影累加得到当前位置;反馈组合方式则将里程计输出作为惯导系统的独立外部观测,反馈校正惯导系统的导航参数误差以及部分惯性器件误差,同时利用惯导系统的短期稳定性修正里程计标度因数误差。下表给出了两种组合方式的优缺点对比。反馈组合方式具有航迹推算方式所不具有的很多潜在优势,如在信息空间配准的前提下,反馈组合方式能够抑制环境因素对惯性器件精度和里程计精度的影响,如不依赖外部路标点实现惯性器件误差和里程计标度因数误差的自我修正,并缓解车轮的短时打滑问题等。
上海交通大学 2021-04-13
骨盆测量器骨盆测量仪
该骨盆测量器http://www.xinman8.com/274.html是经阴道测量骨盆内径能较准确地测知骨盆大小,本款骨盆测量仪适用于骨盆外测量有狭窄者;规格20cm
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
基于剪式铰单元的快速可展拱桥
本发明公开了一种基于剪式铰单元的快速可展拱桥,包括主体拱结构和设置在所述主体拱结构上侧的倒V形折叠桥面板;所述主体拱结构包括M榀平行设置的可展拱单元,其中M不小于2;所述可展拱单元包括N组沿着桥梁的跨度方向依次相连的剪式铰单元、连接首尾两个剪式铰单元的拉索。本发明快速可展拱桥通过桥面板受弯、主体拱受压、下部拉索受拉的组合作用,形成稳定的自平衡体系。本发明为单自由度快速可展结构体系,可由铝合金等金属材料、钢绞线等制作而成,构造和传力合理,驱动方式简单,造型美观,便于快速折叠、展开或转移,能重复使用,特别适用于临时、半永久性或功能性桥梁。
东南大学 2021-04-11
高级血压测量手臂模型手臂血压测量模型
XM-S7高级血压测量手臂训练模型   XM-S7高级血压测量手臂训练模型的皮肤采用高分子材料、血管采用乳胶材料、手臂骨采用发泡材料制成,肤质仿真度高,皮肤纹理清晰,本产品可单独使用,也可与我公司其他产品配套使用,全套包括血压测量训练仪、手臂模型、血压表、袖带、听诊器、DC5V外接电源适配器及其它附件组成。   一、功能特点: ■ 模型为成人手臂,体表标志明显,解剖位置精确,可以进行动脉血压测量。 ■ 可用真实血压计及听诊器进行血压测量。 ■ 具有KorotkoffGap音。 ■ 压力值采用动态毫米汞柱显示,可精确到1毫米。 ■ 可以根据教学情况调整收缩压、舒张压、脉搏频率数值及音量的大小。 · 收缩压:设定范围30-250mmHg。 · 舒张压:设定范围15-105mmHg。 · 心率:设定范围10-200次/分。 · 脉搏听诊音量:设定范围0-16。 ■ 血压训练器有液晶显示屏显示。 ■ 可反复进行练习。   二、标准配置: ■ 血压测量手臂模型:1条 ■ 听诊器:1副 ■ 血压测量器:1套 ■ 电子显示器:1个 ■ 电源适配器:1个 ■ 防尘布:1块 ■ 说明书:1册 ■ 保修卡合格证:1张
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
基于航空惯性稳定平台的远距离无线监控系统及设计方法
本发明公开的一种基于航空惯性稳定平台的远距离无线监控系统及设计方法,满足航空稳定平台系统动态运行时数据传输距离不受限制且实时准确监控的要求。
北京航空航天大学 2021-04-10
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