基于STM32的AGV激光SLAM系统研究与设计

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随着人力成本的增加和自动导引小车(Automated Guided Vehicle,AGV)相关技术的日益发展,传统的人工物料搬运逐步被AGV智能搬运所替代。本文系统设计以工业物流搬运和物流仓储为应用背景,针对自动化仓库现有AGV货物搬运方式存在成本高、灵活性较差等问题,设计并实现了一种较低成本的AGV激光SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)系统。该系统在满足实际功能需求的情况下保证成本较低,且具有较高的实现需求和意义,利于自动化仓库中实现货物运输。本文主要研究工作包括以下几个方面:(1)针对使用里程计进行位姿估计存在累计误差的问题,本文提出了一种激光传感器探测反光板来计算AGV位姿的方法。该方法采用了激光测距传感器探测AGV与反光板的距离来实现车身角的计算,激光雷达传感器探测AGV与反光板端点的距离和角度来实现位置计算。实验证明,当AGV移动了较长距离后,可以通过该方法将AGV位置修正到1~2cm左右的精度,航向角修正到0.1°精度内,从而解决里程计进行位姿估计带来误差累计过大的问题。(2)针对二维建图过程中存在噪声与动态障碍物而引起错误建图的问题,本文引入了概率模型进行特征点滤波处理。概率模型在建图算法中引入了两次,第一次在对激光点集数据预处理时引入概率模型,对噪声数据进行滤波来减少点集数据错误的分割区域,第二次在激光点集数据进行区域分割时引入概率模型,对动态障碍物带来的数据点进行滤波,减少动态障碍物的特征提取,从而提高建图的准确性。实验验证了概率模型的引入可以有效的减少噪声与动态障碍物带来错误建图的问题。(3)设计了一套基于STM32的AGV激光SLAM系统。首先根据系统功能需求完成系统核心器件选型。其次设计了STM32最小系统、电源与电源电压检测电路、各串口通讯接口电路、PWM输出接口电路、编码器接口电路并利用Altium Designer 10进行PCB电路板绘制。然后利用Keil 5进行下位机系统软件设计,完成了传感器数据采集、SLAM模块软件设计以及无线通讯模块软件设计等。最后利用VB进行上位机系统界面开发,实现了查看AGV状态,发送指令、SLAM建图可视化、路径规划以及路径任务分配等功能。
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