医疗物流AGV高精度导航定位与路径规划算法研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangliao19
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在AI技术高速发展的当下,移动机器人在医疗物流运输行业中的应用越来越广泛,而自动引导车(Automatic guided vehicle,AGV)是一种灵活性好、可控性优的自主移动机器人,因此医疗物流AGV的应用将成为医疗物流运输发展的一大趋势。导航定位与路径规划是实现医疗物流AGV智能化运输的核心技术,本文围绕这一技术进行了深入的研究。通过对AGV自主导航定位技术的研究和分析,设计并实现了一种基于激光雷达的高精度反射板导航定位系统,具有定位精度高、处理速度快、鲁棒性好、无累积误差等优点。通过运动补偿算法和反射板匹配算法可实现AGV在运动过程中的精准定位,可有效保证在医疗物流AGV实际行驶过程中不发生导航失配。由于医院物流仓库、医院病房、走廊等环境的复杂性,对AGV的路径规划具有一定的挑战性,而传统A*路径规划算法存在寻路效率较低、路径转折角度大等问题,无法计算出最优路径,因此,提出一种改进A*算法作为全局路径规划算法。通过对传统A*算法的评价函数进行优化处理,采用去除路径中冗杂转折点的路径平滑策略从而实现全局路径规划;通过采用动态窗口法进行局部路径规划从而有效避让障碍物完成AGV的动态路径规划。由仿真数据可知,在路径搜索效率方面,改进A*算法比传统A*算法提高了67%;在路径长度方面,改进A*算法比传统A*算法减少了2.3%;在路径平滑度方面,改进A*算法比传统A*算法的路径转折角度减少了57.2%。最后通过配置机器人软件操作系统与AGV硬件平台,对各功能模块进行设计和封装,设置不同实验环境对AGV的动态路径规划算法进行了验证。本文主要实现了两个方面的研究内容,一是实现了一种基于激光雷达的高精度反射板导航定位系统,可以实现医疗物流AGV的高精度实时导航定位;二是实现了一种融合改进A*算法和动态窗口法的路径规划算法,可以为医疗物流AGV规划出一条从起始点到目标点的全局最优路径,并实现了实时局部避障,符合医疗物流AGV的应用需求。
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