基于單目視覺的港口AGV自主導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、我國港口集裝箱吞吐總量已經(jīng)連續(xù)十年位居全球第一，然而這卻給傳統(tǒng)的港口運(yùn)輸模式帶來空前壓力，國外在20世紀(jì)90年代開始將AGV系統(tǒng)應(yīng)用于港口水平運(yùn)輸，從而大幅度提高了港口集裝箱的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，但目前應(yīng)用于港口AGV的導(dǎo)引系統(tǒng)都是基于固定路徑的模式，這種方式簡單可靠，但靈活性較差，智能化程度不高。
　　近年來，隨著圖像處理技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于視覺導(dǎo)航技術(shù)受到廣泛關(guān)注，本課題基于NI的Starter KIT移動小車搭建了單目視覺系統(tǒng)

2、，利用單目視覺技術(shù)解決了港口AGV的自主定位、路徑規(guī)劃和避障等問題，對港口AGV完全自主導(dǎo)航的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探索性研究。主要工作如下:
　　(1)港口AGV單目視覺里程計定位系統(tǒng)設(shè)計。利用攝像機(jī)獲取的連續(xù)圖像信息推算港口AGV的位姿變化，主要針對SIFT特征點(diǎn)提取和匹配進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種實(shí)時性和準(zhǔn)確性都較好的單目視覺里程計算法，進(jìn)而能夠?qū)崟r準(zhǔn)確獲取AGV的位姿。
　　(2)港口AGV的全局路徑規(guī)劃。根據(jù)港口環(huán)境結(jié)構(gòu)化程度較高

3、的特點(diǎn)，考慮了AGV運(yùn)行時能量消耗和安全性，對A*算法的評價函數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計了一種適合港口環(huán)境的全局路徑規(guī)劃算法。
　　(3)港口AGV的局部路徑規(guī)劃。以單目視覺系統(tǒng)實(shí)時獲取的道路平面為樣本，基于道路平面的顏色特征提出了一種自適應(yīng)圖像分割的障礙物檢測算法，利用單目幾何定位技術(shù)確定障礙物的位置，根據(jù)子目標(biāo)和障礙物的位置選擇通往目的地的最佳航向角。
　　(4)硬件設(shè)計和導(dǎo)航系統(tǒng)軟件編程。搭建了港口AGV實(shí)驗平臺，利用D-li

4、nk-DIR617無線路由器搭建局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了AGV、IP攝像機(jī)和上位機(jī)的無線通信，采用LabVIEW和MATLAB混合編程設(shè)計了港口AGV自主導(dǎo)航和遠(yuǎn)程控制軟件。
　　(5)在搭建的模擬港口環(huán)境內(nèi)完成了港口AGV實(shí)驗車的遠(yuǎn)程控制和自主導(dǎo)航實(shí)驗。在遠(yuǎn)程控制模式下，根據(jù)IP攝像機(jī)獲取的實(shí)時道路信息，通過LabVIEW發(fā)布的共享變量對AGV進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在自主導(dǎo)航模式下，港口AGV實(shí)驗車完成了自主定位、路徑規(guī)劃和避障實(shí)驗，實(shí)驗結(jié)果表明