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国内刊号：11-2223/N
国际刊号：1000-0054
发布日期:
作者：姚铭, 段金昊, 邵珠峰, 苑韶伦, 苏云州
单位：1. 清华大学 机械工程系, 北京 100084;<br>2. 清华大学 摩擦学国家重点实验室, 北京 100084;<br>3. 清华大学 精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室, 北京 100084;<br>4. 北京诚益通控制工程科技股份有限公司, 北京 102600
关键词：自动引导车(AGV)叉车,激光雷达定位,路径跟踪,比例积分(PI)控制,Bézier曲线
基金：国家重点研发计划资助项目(2020YFB1710700);国家自然科学基金联合基金项目(U19A20101)
自动引导车(automated guided vehicle,AGV)叉车是工业领域重要的物料运输装备,其定位精度和路径跟踪精度是提高物料运输效率、工厂自动化及智能化水平的重要基础。该文以医药行业室内结构化环境下的单舵轮AGV叉车为对象,利用基于密度的有噪声空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法和快速迭代最近点(fast iterative closest point,FICP)算法实现了基于反光柱的激光雷达导航定位,并提出了基于距离的异常点剔除规则,保证定位结果的稳定性及算法的鲁棒性。利用Kalman滤波算法,融合激光雷达、角度传感器和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的定位数据,提升了定位精度。对于AGV叉车的路径跟踪问题,建立了比例积分(proportional-integral,PI)控制器,设计了基于三阶Bézier曲线的圆弧路径,并对Bézier曲线的参数进行了优化,避免了曲率突变,提高了路径跟踪精度。实验结果表明,基于DBSCAN和FICP算法的激光雷达定位算法能够实现±3 mm的定位精度,实现了AGV叉车的准确定位;基于Bézier曲线改进后的圆弧路径跟踪误差降低了72%,直线和圆弧路径动态跟踪精度控制在25 mm以内,工作站点的重复定位精度达±12 mm,达到了预期设计要求。
来源：2024年第1期
《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部
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