摘 要

未来制造业随着德国“工业4.0”和美国“工业互联网”概念的提出，将会迎来新的发展前景。工业AGV(自动导引小车，Automated Guided Vehicle，简称 AGV)的发展也将向着智能化，自动化，信息化的方向进一步发展，它集合了计算机、机械，光学、力学等多个学科为一体，将当前现代科学领域了的前沿科学技术和科学理论融合在一起，因此被广泛的应用于各个企业的生产物流过程中，主要的作用是搬运货物。本文针对工业AGV自动导引小车的激光导引技术主要进行了一下几个方面的研究。

首先,本文总结性的概括了工业AGV小车的发展现状、发展背景和研究意义以及系统的组成结构、应用特点。然后对激光定位算法进行了详细的分析，此外还简述了在激光导引过程中引起误差的原因。

其次,本文还对AGV运动控制跟踪导引路径的纠偏进行了一定的研究，然后将PID控制器和模糊化控制理论进行了结合，构造出了模糊PID控制器的导引路径模型，并且定义了模糊控制规则。

最后，本文通过MATLAB对激光定位算法原理进行了仿真，通过构建相应运动学模型和算法模型，得出激光定位准确性好，精度高，从而得出激光定位能够保证导航定位精度。

关键词：AGV，激光导引定位，模糊PID控制，导引路径跟踪

Abstract

Future Manufacturing With the German "Industrial 4.0" and the United States "industrial Internet" concept, will usher in a new development prospects. Industrial AGV (Automated Guided Vehicle, referred to as AGV) will also be the development of intelligent, automation, information technology to further develop its collection of computer, mechanical, optical, mechanical and other disciplines as one, The front of the modern scientific field of cutting-edge science and technology and scientific theory together, it is widely used in various enterprises in the production process of logistics, the main role is to carry the goods. In this paper, the laser guided technologyof industrial AGV automatic guided car is mainly studied in this paper.

First of all, this paper summarizes the development status, development background and research significance of industrial AGV car and the composition and application of the system. Then the laser localization algorithm is analyzed in detail, and the reason of the error in the laser guidance process is also described.

Secondly, this paper also studies the correction of the AGV motion control tracking guidance path. Then, the PID controller and the fuzzy control theory are combined to construct the guidance path model of the fuzzy PID controller, and the Fuzzy control rules.

Finally, the principle of laser positioning algorithm is simulated by MATLAB. By constructing the corresponding kinematics model and algorithm model, it is concluded that the laser positioning accuracy is good and the precision is high, so that the laser positioning can guarantee the navigation and positioning accuracy.

Key words: AGV, laser guided positioning, fuzzy PID control, guided path tracking.

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2国内外研究现状及应用 2

1.2.1 AGV国内外研究现状及发展 2

1.2.2 AGV在各领域中的应用状况 3

1.3 AGV的分类 4

1.3.1 按照导引方式分类 4

1.3.2 按移载方式分类 5

1.4研究目的及意义 5

第2章 AGV激光定位的相关技术 7

2.1 AGV激光定位系统组成 7

2.1.1 AGV激光定位软件系统 7

2.1.2 AGV激光定位硬件系统 8

2.2 AGV激光定位算法原理 8

2.2.1 全局坐标系与局部坐标系 9

2.2.2 激光定位算法原理 10

2.3激光定位算法条件 11

2.3.1 静态位姿计算条件 12

2.3.2动态位姿计算条件 12

2.4小结 13

第3章 AGV激光导引控制算法研究 14

3.1 静态定位算法研究 14

3.1.1反光板的匹配与识别 14

3.1.2 计算AGV位姿信息 17

3.2 动态定位算法研究 20

3.3导引路径跟踪纠偏研究 23

3.3.1激光导引路径跟踪控制 23

3.3.2 模糊控制器设计 26

3.4 小结 29

第4章 AGV激光导引控制仿真 30

4.1 控制模型设计 30

4.2 导引路径跟踪控制仿真 33

4.2.1建模过程 33

4.2.2仿真结果分析 37

4.4小结 37

第5章 环境影响及经济性分析 39

5.1 环境影响分析 39

5.2 经济性分析 39

5.3小结 40

第6章 总结与展望 41

6.1全文总结 41

6.2 研究展望 41

参考文献 43

致谢 44

第1章 绪论

1.1 引言

AGV（Automatic Guided Vehicle）是自动导引小车，指装备有自动导向系统，按照预先定好的行动路线装载着货物自动导引到卸货区，使得货物不需要人力的帮助，能够自动完成装卸和搬运工作，然后能够主动与其他的相关设备建立联系的一种自动导引的物流运输装备。由于AGV小车本身就属于轮式移动机器人，因此能够在AGV小车上看到很多与机器人有关联的技术，例如有路径规划、运动控制、导引定位等相关前沿机器人技术，都在AGV小车中有很大的应用，所以AGV小车也可以被称为“搬运机器人”。

由于德国“工业4.0”的提出，工业AGV的发展将迎来新的机遇[^[1]]，AGV自动导引小车是最近几年物流运输装备的主流研究方向，尤其是在AGV小车的自动导引规避、运输任务合理分配以及仓储运输的安全问题等相关层面的技术去的重大突破，均取得了极大的发展。而在这几个层面中自动导引算法、路径跟踪纠偏算法及自动规避障碍算法是实现AGV小车仓储运输功能最主要的三个技术算法，这对AGV高效、安全行驶及工作起着尤为突出的作用[^[2]]，AGV小车按照预先定好的行驶路线并且装载着上位机系统规定的货物，在整个AGV自动导引系统的监督控制下，自动导引到相关目标位置，并能很好的完成规定的工作任务，对于现代化工业自动化物流系统有着十分重要研究价值及意义[^[3]]。因此我们十分有必要了解AGV的特点。