自动引导小车的设计与实现

论文摘要

AGV(Automatic Guided Vehicle)即自动引导车,是一种装备有独立动力源,有自动导向系统的无人驾驶运输车。随着工厂自动化的逐步发展以及自动化立体仓库的广泛应用,AGV作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段,其应用范围和技术水平得到了迅猛发展。在分析和学习以往自动引导车工作特点的基础上,结合研究对象的特点,设计了整体方案。研究内容主要包括以下几个方面:首先设计并开发了系统硬件结构。将系统按照功能模块化,该系统的功能模块主要包括控制核心(MCU)模块、电源管理模块、路径识别模块、转向舵机控制模块、电机驱动模块、速度检测模块组成。其次设计并开发了系统的软件部分,实现了对小车自动控制的功能要求。本系统以飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128为系统控制处理器,使用摄像头来获取路面信息,通过边缘检测方法提取了轨道黑线,求出小车与黑线间的位置偏差,采用模糊算法和PID相结合的方法对舵机转向进行反馈控制。通过自制的速度传感器实时获取小车速度,采用增量PID控制策略形成速度闭环控制。最终实现自动引导小车在标识线的引导下自主快速稳定运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 自动引导车国内外发展现状
• 1.3 自动引导车的引导方式
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 总体设计
• 2.2 硬件系统基本方案论证
• 2.2.1 图像采集模块
• 2.2.2 速度检测模块
• 2.2.3 速度执行模块
• 2.3 软件系统结构的设计
• 第三章 系统硬件电路设计
• 3.1 硬件系统整体介绍
• 3.2 微控制器模块
• 3.2.1 所选单片机简介
• 3.2.2 单片机的内部资源
• 3.3 电源管理模块
• 3.3.1 5V供电电路
• 3.3.2 6V供电电路
• 3.3.3 12V供电电路
• 3.4 舵机转向模块
• 3.4.1 舵机简介
• 3.4.2 舵机的控制
• 3.5 电机驱动模块
• 3.5.1 电机特性
• 3.5.2 电路设计
• 3.6 路径识别模块
• 3.6.1 摄像头的采样机制
• 3.6.2 摄像头的选取
• 3.6.3 信号提取
• 3.6.4 摄像头的安装
• 3.7 速度检测模块
• 3.7.1 传感器的设计与安装
• 3.7.2 硬件电路设计
• 3.8 拨档开关
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 图像采集
• 4.2 图像处理
• 4.2.1 图像处理技术基础
• 4.2.2 图像的灰度变换
• 4.2.3 图像的平滑处理
• 4.2.4 单行黑线提取算法
• 4.2.5 基于直线拟合的路径识别实现
• 4.3 控制算法原理
• 4.3.1 各种控制方法分析
• 4.3.2 PID简介
• 4.3.3 模糊控制简介
• 4.4 速度控制算法
• 4.4.1 PID在电机驱动中的应用
• 4.4.2 流程图
• 4.5 转向舵机的控制
• 第五章 系统调试及结果
• 5.1 设计环境
• 5.2 驱动电机调试与结果
• 5.3 模糊控制算法评估
• 5.4 系统调试结果
• 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢