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機(jī)器視覺引導(dǎo)的智能車輛及其在物流領(lǐng)域的應(yīng)用

時(shí)間:2008-07-16 13:09:00來源:fenghy

導(dǎo)語:?自動(dòng)引導(dǎo)車輛(簡(jiǎn)稱AGV:Automated Guided Vehicle)是采用自動(dòng)或人工方式裝載貨物
自動(dòng)引導(dǎo)車輛(簡(jiǎn)稱AGV:Automated Guided Vehicle)是采用自動(dòng)或人工方式裝載貨物,按設(shè)定的路線自動(dòng)行駛或牽引著載貨臺(tái)車至指定地點(diǎn),再用自動(dòng)或人工方式裝卸貨物的工業(yè)車輛。按日本JISD68OI的定義:AGV是以電池為動(dòng)力源的一種自動(dòng)操縱行駛的工業(yè)車輛。自動(dòng)引導(dǎo)車輛只有按物料搬運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化,柔性化和準(zhǔn)時(shí)化的要求,與自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)、自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等構(gòu)成自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱AGVS:Automated Guided vehicle System)才能真正發(fā)揮作用。 隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)并行與分析式處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)以及軟件開發(fā)環(huán)境的不斷發(fā)展,為AGV的研究與應(yīng)用提供了必要的技術(shù)物質(zhì)基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)如理解與搜索,任務(wù)與路徑規(guī)劃,模糊與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展,使AGV向著智能化和自主化方向發(fā)展。AGV的研究與開發(fā)集人工智能、信息處理及圖像處理為一體,涉及計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、信息通訊、機(jī)械設(shè)計(jì)和電子技術(shù)等多個(gè)學(xué)科,成為物流自動(dòng)化研究的熱點(diǎn)之一。 AGV在我國(guó)的研究及應(yīng)用起步較晚。20世紀(jì)70年代后期,北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所研制了三輪式AGV。80年代后期,北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所為二汽研制了立體化倉庫中的AGV和沈陽自動(dòng)化研究所為金杯汽車公司研制了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的AGV。90年代,清華大學(xué)的國(guó)家CIMS工程中心將從國(guó)外引進(jìn)的AGV成功地應(yīng)用于CIMS的實(shí)驗(yàn)研究,清華大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用系研制了用于郵政中心的AGV昆明船舶設(shè)備研究所研制了激光引導(dǎo)式AGV以及吉林大學(xué)智能車輛課題組為汽車裝配線研制了線視覺引導(dǎo)的AGV等。 一、物流領(lǐng)域智能車輛的技術(shù)分析 AGV的引導(dǎo)方式不僅決定著由其組成的物流系統(tǒng)的柔性,也影響著系統(tǒng)性的可靠性和組態(tài)費(fèi)用。直到20世紀(jì)80年代,埋線電磁感應(yīng)引導(dǎo)技術(shù)仍然只是可選擇的引導(dǎo)技術(shù)之一。但是,電子技術(shù)的發(fā)展使AGV的引導(dǎo)技術(shù)多樣化,引導(dǎo)方式多元化。因此,AGV的性能進(jìn)一步提高并能適應(yīng)于更復(fù)雜的工作環(huán)境,應(yīng)用也更為廣泛。 根據(jù)AGV引導(dǎo)信息的來源,引導(dǎo)方式可分為外導(dǎo)式和內(nèi)導(dǎo)式。外導(dǎo)式是指在車輛運(yùn)行的路徑上設(shè)置引導(dǎo)信息媒體(如帶有變頻感應(yīng)電磁場(chǎng)的導(dǎo)線,磁帶或色帶等),由車上的傳感器檢測(cè)引導(dǎo)信息的特性(如頻率,磁場(chǎng)強(qiáng)度,光強(qiáng)度等),再將此信息經(jīng)過處理,用以控制車輛沿引導(dǎo)路線行駛。內(nèi)導(dǎo)式是指在車輛上預(yù)先設(shè)定運(yùn)行路徑坐標(biāo),在車輛運(yùn)行中實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛當(dāng)前位置坐標(biāo)并與預(yù)先設(shè)定的相比較,然后控制車輛的運(yùn)行方向,即采用所謂的坐標(biāo)定位原理。另外,根據(jù)AGV引導(dǎo)線路的形式,引導(dǎo)方又可分為有線式和無線式。以上兩大類的具體引導(dǎo)方法見表1。
表1 AGV的引導(dǎo)方法
外導(dǎo)式方法中的超聲引導(dǎo),激光引導(dǎo)和光學(xué)引導(dǎo)可以稱為標(biāo)志反射法(Beacon即stem)范圍。內(nèi)導(dǎo)式方法可以稱為參考位置設(shè)定法(Dead Reckoning)。 在上述的各種引導(dǎo)方法中,所采用的引導(dǎo)技術(shù)主要有電磁感應(yīng)技術(shù)、激光檢測(cè)技術(shù)、超聲檢測(cè)技術(shù)、光反射檢測(cè)技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)、圖象識(shí)別技術(shù)和坐標(biāo)識(shí)別技術(shù)等。 圖像識(shí)別技術(shù) 采用圖像識(shí)別技術(shù)有2種方法,其一就是利用CCD系統(tǒng)動(dòng)態(tài)攝取運(yùn)動(dòng)路徑周圍環(huán)境圖像信息,并與擬運(yùn)行路徑周圍環(huán)境圖像數(shù)據(jù)庫的信息進(jìn)行比較,從而確定當(dāng)前位置及對(duì)繼續(xù)運(yùn)行路線做出決策。這種方法不要求設(shè)置任何物理路徑,因此,理論上具有最佳的引導(dǎo)柔性。但這種方法在實(shí)際應(yīng)用上還存在某些問題,主要是實(shí)時(shí)性差和運(yùn)行路徑周圍環(huán)境信息庫的建立困難。其二就是標(biāo)識(shí)線圖像識(shí)別方法,它是在AGV運(yùn)行所經(jīng)過的地面上畫出1條標(biāo)識(shí)明顯的引導(dǎo)標(biāo)線,利用CCD系統(tǒng)動(dòng)態(tài)攝取標(biāo)線圖像并識(shí)別出AGV相對(duì)于標(biāo)線的方法和距離偏差,以控制車輛沿著設(shè)定的標(biāo)線運(yùn)行,如圖1所示。
圖1 標(biāo)線識(shí)別引導(dǎo)方式的原理
二、物流領(lǐng)域智能車輛的應(yīng)用狀況 根據(jù)國(guó)外十幾家生產(chǎn)AGV公司的27個(gè)系列產(chǎn)品所采用的主要引導(dǎo)技術(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見表2),可以明顯的看到各種引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的情況。其中,電磁感應(yīng)引導(dǎo)技術(shù)所占的應(yīng)用比例最高,這表明該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)十分成熟,應(yīng)用也就最多。而機(jī)器視覺引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的比例還很少,因此,該項(xiàng)技術(shù)還需要深入研究和不斷完善。除此以外,就是自主導(dǎo)航技術(shù)仍然處在研究階段,還有許多技術(shù)問題需要解決。
表2 AGV所應(yīng)用的主要引導(dǎo)技術(shù)的比例
三、結(jié)論 本文簡(jiǎn)單介紹了物流用智能車輛的概念、研究目的、意義、應(yīng)用狀況以及當(dāng)前世界上物流用智能車輛的研究方向、研究范圍??偟膩砜矗抻谖覈?guó)的基礎(chǔ)設(shè)施水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力,我國(guó)該領(lǐng)域的研究與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家有一定的距離。在一定時(shí)間內(nèi)大范圍開發(fā)、實(shí)施物流用智能車輛的應(yīng)用還不太現(xiàn)實(shí)。但無論是從學(xué)科發(fā)展、理論研究的角度,還是從發(fā)展汽車工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè),以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的角度看,超前研究都是必要的。所以,盡管與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家有著較大的差距,但這并不意味著我國(guó)在該領(lǐng)域?qū)?huì)永遠(yuǎn)無所作為,一直跟在發(fā)達(dá)國(guó)家后面邯鄲學(xué)步。結(jié)合我國(guó)國(guó)情(經(jīng)濟(jì)條件、工業(yè)條件、科研條件等),在某一方面或某些方面,進(jìn)行深入細(xì)致的研究,將為我國(guó),甚至全世界在智能車輛方面提供有力的理論和技術(shù)支持,為今后智能車輛的發(fā)展及實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),其意義極其深遠(yuǎn)。

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