温室收获机器人自动导向车车身设计(机械部分设计)
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共30页)
编号：7130124
类型：共享资源
大小：785.39KB
格式：RAR
上传时间：2018-01-09
上传人：优***
认证信息
个人认证
罗**（实名认证）
广西
IP属地：广西
50
积分
- 关 键 词：
-
温室
收获
收成
机器人
自动
导向
车车
设计
机械
部分
部份
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
外文资料翻译院系专业学生姓名班级学号外文出处SENSORSANDACTUATORSA1182005183189指导教师评语指导教师签名年月日用于自动导向车的高精度超声波进出站引导系统FTONGA,R,SKTSOA,TZXUB中国香港城市大学智能协会自动控制和操作系统小组设计中国厦门，361005，厦门大学海洋系2003年10月9日接受2004年6月29日接受修订本；2004年6月29日采用；2004年9月29日联机登录摘要随着自动导向车在现代制造中物料处理方面越来越广泛的应用，其导向技术已经引起广大的关注。这篇论文的目的就是研究基于自动导向车二维的超声波随着自动导向车在现代制造中物料处理方面越来越广泛的应用，其导向技术已经引起广大的关注。这篇论文的目的就是研究基于自动导向车二维的超声波传感器。作为一种可靠的和经济的方法，超声波传感器的应用还面临着某些缺点如精度低。现代作业中采用一种新颖的高精度、低成本的超声波进出站引导系统用于基于进出站引导工作站的AGV定位。传感器。作为一种可靠的和经济的方法，超声波传感器的应用还面临着某些缺点如精度低。现代作业中采用一种新颖的高精度、低成本的超声波进出站引导系统用于基于进出站引导工作站的AGV定位。在准备的方案中，电磁波被作为同步触发飞行时间计数器。进出站引导系统分别由超频率音频接受装置和分别处于同一高度的烟火散发装置的工作站和自动导向车组成。自动导向车的二维位置由两个超声波发射信号和两个接收器获得。为了保证基于超声波传感器中低消耗狭窄的带宽中进出站引导的准确性，采用一种适当运算法则的超声波传感器用来实现高精度距离修正（1MM）。建立在自动导向车上样本上的实验结果证实了预测的想法，自动导向车的位随着自动导向车在现代制造系统中越来越广泛的应用，其进出站引导技术已经置精度在X和Y方向上可以达到3MM，在定位上可以达到12004ELSEVIERBV所有权利声明保留关键词自动导向车；进出站引导；平衡；超声波探测；1绪论物料处理无论在花费还是时间上都是现代加工制造工业中的一个重要组成部分。确切的说，统计表明处理只占据一项典型工作5的时间，其他时间都被花费在存储和运输过程1,2中。由于在机动性、适应性和效率方面的优胜，自动导向车在现代制造体系中扮演着一个越来越重要的角色。这样，对自动导向车技术的研究就对自动处理系统的产业化显出重要的意义。自动导向车的主要任务就是将物料从一个工作台传送另一个工作场所。在行走的过程中，自动导向车要定位自身的二维位置。传统的方法是依靠埋在地下的电线或者是固定位置上的反射激光。当自动导向车行走到一个工作台附近的时候，它就进入到进出站引导模式。自动导向车进出站引导中一个更大困难的问题是其对工作台的位置和相对关系两方面都要得到控制。同时，为了满足机械接触地面的需要，进出站引导程序必须采用比正常行走更高的精确性，这个问题已经被多个学者所提出。VAZETAL3开发出了基于进出站引导系统的可移动机器人上的红外线传感器反射体，这种装置的精度在X和Y方向可以达到5MM,在方位上可以达到1。利用超声波传感器和CCD线相机，ROTH的进出站引导系统的精确度在方位和距离上可以低于5MM。超声波传感器被广泛应用于可移动机器人中。因为基于进出站引导解决方案上的超频率响的缘故，进出站引导的准确性基本上依靠点与点间的超声波距离修正的精确性。一般地，依照描述的精确性，已经有很多高精度的超声波装置。人造偏光板能在107M5的范围内产生1的平行排列单位。由FIGUEROA开发出的一对发射器接收器传感器能在09M6的范围内达到0152MM的探测精度。虽然如此，目前几乎没有可用于评估窄带传感器精确性效果的系统。考虑到窄带传感器的特点，传统方法将会导致因测量时间的延迟而造成的精确性较低。为了解决这个问题，去卷积策略能通过排除传感器有限波段的影响而提供一个可行的解决方案7,8。但去卷积方法的不足之处在于操作设计到分割过程，这对数据误差是十分敏感的，特别是当被一个很小的数值分开时。尽管内含参数补偿能减小数值的影响，但是这种最佳参数的选择是十分困难的。在目前的研究中，由于采用了相应的均等化处理来减少上述方法的负面因素，一种高精度性低成本的超声波进出站引导方案浮出水面。考虑到和超频率音箱相比具有极高的传播速度，电磁波被用作为触发信号来测量超声波的传播时间。剩下的内容组织如下第一，介绍位置的描述和关系的确定方案的理论基础。接下来，形成高精度处理方法和系统的硬件及软件设计的轮廓。2理论基础和系统描述作为一种已确定的技术，超声波传感器已经被广泛地用于移动机器人1012的配置系统。这些系统可以分为两类，一类是脉冲反射模式，另一种是发射器接收器模式。发射器接收器模式系统可以避免目标反射面问题，因而可靠性更高。MAHAJAN和FIGUEROA13,MARTINETAL15已经研发出了用于移动机器人的发射器接受器模式的超声波导航系统。为了能达到高度的可靠性和精确性，现行方案中采用发射器接收器模式。整个进出站引导系统由两部分组成安装在自动导向车上的发射装置和位于工作台上的接受装置。发射装置和接受装置安装在同一高度，这样可以将进出站引导问题化成二维模型来处理。同时，在触发测量时间的同步系统中采用电磁波。21位置和方位测量原理在自动导向车的二维位置问题中采用三角测量方法方案。通过测量DCA和位于自动导向车上的发射器C和接受台A之间的DCB以及已知位置B，自动导向车的二维位置就可以如图1所示那样被确定下来。二维位置计算如下1LDCBAC4/Y22222YXC准确来说，进出站引导高精度的位置定位和关系测量，关系测量时基于输出定位完成的，两点确定一条直线，借助安装在自动导向车上的两个发射器F,H，自动导向车是靠工作台上的接受装置D，E定位，这样我们就可以测得自动导向车离工作台的相对位置关系，相对位置关系计算如下3HFXYARCTG图12D位置和方位测量法则为了确保方位测量的准确性，发射台M在AGV上被首先定位在E，D两点的中信线上，其优先级在AGV方位测量之上。图2同步时间系统22同步系统设计电磁波作为同步系统来控制时间计数器。同步原理介绍在发射台发射出超声波脉冲的同时，无线发射器模块发射出一个同步电磁脉冲，接受装置在接到触发同步脉冲时计数一次，然后等待接受超声波脉冲去停止计数器工作并记录下时间，不同接受位置的时间值被用作计算AGV位置和方位关系时的参数。3高精度超声波研究31精确度考虑上节所述的位置和关系测量原理意味着AGV的导航精度已经达到了超声波探测的精度。尽管如此，超声波探测在传统上应用中还是存在着精度较低的问题。普遍认为存在着许多因素如空气的扰动、湿度、温度，传感器未校准和传感器的带宽限制着超声波探测的准确性，其中，传感器的带宽是主要原因。从一个小带宽传感器获得的信号渐渐地在时间领域上从开始值到达峰值，这就导致探测精度低。根据CRAMERRAO理论，限制了尺寸的时间变化的确定下限，那么系统就有16432143LHFSNRT这里T是测量时间的宽度，SNR是信号与接收信号的噪音的比率，FL和FH分别是系统带宽的较低限和较高限。经验证，和发射信号的带宽及空气媒介带宽相比较，传感器的带宽是整个系统带宽的主要限制。结果在相同的信噪比下，低带宽传感器导致了较低的探测精度。这项工作中，分析得出超声波传感器的带宽是探测精度较低的主要原因，通过廉价的，频带受限制的超声波传感器，采用同等化处理方法，可以达到探测精确性。32传感器同等化传感器平衡装置是一个倒转滤波器，过去常用来平衡传感器中的小带宽从而增大整个系统的带宽。借助去卷积滤波器的帮助，传感器的影响可以通过使用倒转系统得到减小。理想地，传感器的误TRH差和自身的滤波器将会导致延时脉冲（5）CHTRDE这里C是延时常数。在去卷积处理后，整个系统的时间区分精度在传感器的波段影响后有所提高。33建立在适应运算法则基础上的传感器同等化为避免第一节所提到的直接去卷积方法的缺点，人们采用适当的运算法则去调整有限脉冲响应（FIR）传感器均衡的分量。同等化在两个阶段完成滤波器系数在反复使用一个参考信号中得到调整；第二，去卷积法通过从调整获得的固定系数中实现。在调整阶段，为了获得较高的信噪比下得接受信号X（K），发射器和接受器传感器被固定在确定的地方，其间只有一个很小的距离（设置为05M）。将发射激励D（X）输入到发射器，接收器传感器接收到的信号就作为调整过程的输入，参考信号为延时激励信号。然后根据最小平均数平方法则就可以得出设备安装检查平衡装置的重量WK系数WK的变换规则如下NKXEWWKK2,121（7）TDE）（8）,LKXXK这里U是一个常量，用来控制收敛率；E（K）是与系统相适应的误差N是输入参考信号的长度；L是滤波器系数的长度；D（K）和X（K）分别是参考信号和输入信号。引用延时常量C用来确保倒转模型的因果关系。系统采用的传感器是频率为3KHZ，带框为3DB廉价的扑通模型T/R4016工作在中心频率是40KHZ的弯曲震动模式下，它能够适应空气媒介。尽管如此，对于超声波探测系统来说，她的带宽是限制其精确性的主要因素。因此，同等化过程用来减少带宽的影响从而提高了探测的精确性。4实验工作41高精度超声波探测411传递时间的确定方法在目前的工作中，获得的信号可以达到1MSPS8BITADC的水平。在集中的适应性调整过程中，获得的重量被作为传感器均衡器的固定信号保存下来。图4（A）和（B）分别是同等化前后超声波信号获得的时间记录。为了容易估计时间，通过同等化过程由固定在确定位置（当前方案为05M）的一对传感器获得的时间记录被相交相关操作中用作标准信号。同样地，通过比较现行方法和古典互相关系的目的后，在无需同等化过程的情况下通过一对传感器就可以获得标准信号。在取得了标准信号后，根据相应的接受信号和标准信号之间的相互关系，时间就可以通过AGV上的发射装置和工作站上的接受装置确定下来。图4（C）和（D）中配有插图部分展示了在没有相应同等化标准信号和有相应同等化标准信号时的接受信号的规格化交相互关系曲线。相互关系曲线的顶点被选定为超声波的到达时间PEAK（图4（C）和（D）中标记有黑色箭头处）。图4信号波形（A）（B）和自身同等化前后的规格化相反关系曲线（C）（D）相应标准信号412校准过程和传播速度的调整传播时间的确定方法包括和实际到达时间之间的偏移量。如PEAK果信号的形成没有实质性的变化，这个偏移量可作为常量来处理，并且可以在开始时校准一次。校准过程可由安装在相距为2M的固定位置上的两个传感器测出的400个测量值得平均值实现。除传播时间之外，超声波的传播速度C的精确性也会影响输出的修正值。在现代研究中，为准确起见，温度因素也被计算在内。为了减少受温度变化影响的C造成的探测误差，现采用补偿方法。温度T（）和C（M/S）的关系可由下式得出189T61,0453传播速度C和在每次测试开始时测量的温度相对应。413同等化结果考虑到在没有同等化时的实际情况，原始信号来源于两个T/R4016传感器，这两个传感器覆盖了时间记录（见图4（A）上的700US的范围并展示了交相关曲线上真实点附近的许多逐渐减弱的无意义点（见图（C）。另一方面，如图4（B）所示，使用传感器平衡装置后，均衡器输出信号的时间幅值聚减为约100US，和交相关曲线上容易确定的相关顶点联系在一起（见图（D）。因此，描述准确性的到达时间的增加量就可以通过均衡器采集的更少的无意义交相关顶点的影响预测出来。414同等化探测精度的提高在校准和调整了传播速度后，精确的曲线就可以通过分别由传统相关方法得出的从29M的7个不同距离的测量误差绘出。均衡器同等化过程前后探测精度的对比结果绘在图5上。两种误差都决定于距离，如EP。（4）所协定的那样，信噪比会随着距离的增加而减少。类似地，因为传感器均衡器的使用扩大了整个系统的带宽，探测精度比在13MM不同距离里使用传统方法得到的精度有了明显的提高。可以得出结论，这种系统的探测精度在3M的范围内为05MM。可以解决AGV工作站进出站引导系统的需求精度。42AGV进出站引导的实验11，18在实验室里借助自动导向车样本完成进出站引导实验，实验环境是有围墙和角落的2D平台。实验结果如下421进出站引导实验的试验台为了达到导航实验的目的，采用如图6所示一辆被命名为“XDAGV1”的自动导向车样本作为导航实验平台，自动导向车装有两个驱动轮（左右轮）和一个辅助轮（前轮），每个驱动轮都由一个步进电机驱动这种设计能够使自动导向车很容易准确地调整其与工作站的位置和相对方位关系。图5同等化前后的探测精度图6AGV“XDAGV1”的样本照片422AGV二维定位准确地说，实现方位需要在自动导向车进出站引导区域才能完成，进出站引导区域离两个工作塔台的中心大约1M的距离，在靠近这两个塔台中心线5CM内，自动导向车的进出站引导模式之前的实验定位结果如图7所示。工作站（见图1）的中信在图7上被设为远点（0,0）。这样我们就可以看到，随着自动导向车离工作台距离的增加，由于本章提到的信噪比减弱的原因，定位误差也是出现增加的趋势。设L750MM,在没有噪音干扰的空气扰动下（基本上是由风扇引起的），器信号振幅波动程度为328DB，在实验台上就可以按计划方案实现准确的二维定位精度3MM，这个精度比其他商业上利用的类似自动导向车的精度要高，例如德国BLECHERT的H75024型运输机器人自动导向车和中国SIAAGVT500/T10018423方位测量在自动导向车准确地定位在两个工作台的中心线上后，它就开始为最终的进出站引导操作进行方位测量。自动导向车上的超声波发射台发出超声波信号，时间久可以由接收器得出，根据式3就可以由这个时间计算出自动导向车和工作站之间的角度，如图8所示是在50个不同的角度的50个方位测量结果。图8在五个不同方向上的50次测量结果）由图可以看出，当自动导向车被定位在与工作站相对成一个大角度时（20左右，见图8），由于两个超声波传感器未对准而引起的强烈波形变形，大角度的区分误差就比小角度（小于20，见图8）的大。考虑到最终的方位测量精度是由进出站引导操作中小角度的估计结果决定的，这样定位精度可以达到1，这在图8中得到了证实。5绪论在目前的工作中，研究人员已研发出一种新型的超声波二维定位系统用于自动导向车的进出站引导。传统的三角测量方法被用来计算二维位置，方位关系是由自动导向车两个超声波传感器的布置决定的。考虑到超声波传播的估计时间，结合传统超声波测量方案的缺点，需要特别注意的是二维定位的高精度问题和应用传感器同等化过程时的方位关系测量。采用发射器接收器模式的时间探测方法、同步电磁波和传感器同同等化过程，在自动导向车试验台上进行的进出站引导实验就可以获得满意的可靠性和精度。在自动导向车试验台上进行的进出站引导实验就可以获得满意的可靠性和精度。在自动导向车试验台上获得的最终进出站引导精度指数在二维方位上为3MM，在方位测量上为1。所描述的进出站引导方案具有成本低，动力充足，精度高的特点，在向着和其他类似的机动交通工具的实际进出站引导系统方向发展有着很大的潜力。下一步的工作就是要研究两个传感器未对准时测量误差的影响，以便采用新方法来获得较高的探测精度。参考文献1FLIU,CIMSANDMANUFACTORYAUTOMATION,PUBLISHINGHOUSEOFENGINEERINGINDUSTRY,BEIJING,19982XZHANGJFENG,Y,WANG,MODERNMANUFACTORYMATERIALHANDLINGANDSIMULATION,PUBLISHINGHOUSEOFTSINGHUAUNIVERSITY,BEIJING,19983PMIRAVAZ,RFERREIRA,VGROSSMANN,MIRIBEIRO,INPROCEEDINGSOFISIE97,GUIMARAES,PORTUGAL,DOCKINGOFAMOBILEPLATFORMBASEDONINFRAREDSENSORS219977357404HROTH,KSCHILLING,NAVIGATIONANDDOCKINGMANOEUVRESOFMOBILEROBOTSININDUSTRIALENVIRONMENTS419987357405CBIBER,SELLIN,ESHENK,JSTEMPECK,THEPOLARIODULTRASONICRANGINGSYSTEM,AUDIOENGINEERINGSOCIETYPREPRINTA819916JFFIGUEROA,EDOUSSIS,AHARDWARELEVELMETHODTOIMPROVETOIMPROVETHERANGEANDACCURACYOFANULTRASONICRANGINGSYSTEM,ACUSTICA7819932262327JSALAZAR,ATURO,JAOREGA,DECONVOLUTIONPROBLEMTOPRODUCEULTRASONICSHORTPULSES,IEEEPROCEEDINGOFSCIENCEANDMEASUREMENTTECHNOLOGY14519983173208SKSIN,CHCHEN,ACOMPARISONOFDECINVOLUTIONTECHNIQUEFORTHEULTRASONICNONDESTRUCTIVEEVALUATIONOFMATERIALS,ISEETRANSACTIONONIMAGEPROCESSING1119923109JSALAZAR,ATURO,JAORTEGA,DECONVOLUTIONPROBLEMTOPRODUCEULTRASONICSHORTPULSES,IEEEPROCEEDINGOFSCIENCEANDMEASUREMENTTECHNOLOGY145199831731010DZHONG,ATRIANGGULATIONMODEULTRASONICANGLEANDRANGEMEASUREMENTDEVICE,MEASUREMENTANDCONTROLTECHNOGOGY41999394111FTONG,TZXU,INPROCEEDINGSOFTHECCR2000,CHANGSHAANULTRASONICNAVIGATIONSENSORFORMOBILEROBOT200029229512JFFIGUEROA,ANULTRASONICRANGINGSYSTEMFORROBOTENDEFFECTORPOSITONMEASUREMENT,PHDTHESIS,MECHANICALENGINEERINGDEPARTMENT,THEPENNSYLVANIASTATEUNIVERSITY,198813AMAHAJAN,FFIGUEROA,ANAUTOMATICSELFINSTALLATIONANDCALIBRATIONMETHODFORA3DPOSITIONSENSINGSYSTEMUSINGULTRASONICS,ROBAUTONOMOUSSYS28199928129414GTESCH,INPROCEEDINGSOFTHEAUV2000,STATECOLLEGE,PENNEYLVANIA,ACOUTICBASEDPOSITIONDISCRIMINATIONOFAMOVINGROBOT2000JUNE282915MMARTINABREU,R,CERES,LCALDERON,MEASURINGTHE3DPOSITIONOFAWALKINGVEHICLEUSINGULTRASONICANDELECTOMAGNETICWAVE,SENSACTUATORS75199913113816GFBRIAN,TIMEDELAYESTIMATIONTECHNIQUESAPPLIESTOTHEACOUSTICDETECTIONOFJETAIRCRAFTTRANSIT,JACOUSITSOCAM7106199625526417BFARHANGBOROUJENY,ADAPTIVEFILTERSTHEORYANDAPPLICATIONS,JOHNWILEYANDSONS,CHICHESTER,199918FTONG,RESEARCHOFULTRASONICNAVIGATIONSYSTEMFORAGV,PHDTHESIS,OCEANOGRAHYDEPARTMENTOFXIAMENUNIVERSITY,2000AHIGHPRECISIONULTRASONICDOCKINGSYSTEMUSEDFORAUTOMATICGUIDEDVEHICLEFTONGA,R,SKTSOA,TZXUBCONSORTIUMFORINTELLIGENTDESIGN,AUTOMATIONANDMACHATRONICSCIDAM,CITYUNIVERSITYOFHONGKONG,HONGKONGSAR,CHINAOCEANOGRAPHYDEPARTMENTOFXIAMEN,361005,CHINARECEIVED9OCTOBER2003RECEIVEDINREVISEFORM29JUNE2004ACCEPTED29JUNEBA2004AVAILABLEONLINE29SEPTEMBER2004ABSTRACTWITHTHEMOREANDMOREWIDEAPPLICATIONSOFAUTOMATICGUIDEDVEHICLEAGVINTHEMATERIALHANDLINGOFMODERNMANUFACTORYSYSTEM,ITSDOCKINGTECHNIQUESHAVEDRAWNEXTENSIVEATTENTIONTHEOBJECTIVEOFTHISPAPERISTOINVESTIGATETHEULTRASONICSENSORBASEDAGV2DDOCKINGASANESTABLISHEDANDCOSTEFFECTIVEMETHOD,THEAPPLICATIONOFCLASSICULTRASONICSENSORSTILLFACESCERTAINDRAWBACKS,EG,LOWACCURACYINTHEPRESENTWORK,ANOVELHIGHPRECISION,LOWCOSTULTRASONICDOCKINGSYSTEMISDEVELOPEDTOLOCATETHEAGVRELATIVETOTHEDOCKINGWORKSTATIONINTHEPROPOSEDSCHEME,WITHELECTROMAGNETICWAVEUSEDASSYSTEMSYNCHRONIZATIONTOTRIGGERTHETIMEOFFLIGHTTOFCOUNTER,THEDOCKINGSYSTEMCONSISTSOFTHEULTRASOUNDRECEPTIONANDEMISSIONBEACONSPOSITIONEDATTHESAMEHEIGHTOFDOCKINGWORKSTATIONANDAGV,RESPECTIVELYTHE2DPOSITIONOFAGVISOBTAINEDFROMTHETOFOFULTRASONICSIGNALFROMTHEEMITTERTOTWORECEIVERSTOENSUREDOCKINGACCURACYONLOWCOSTNARROWBANDWIDTHULTRASONICTRANSDUCER,ATRANSDUCEREQUALIZERBASEDONTHEADAPTIVETRAININGALGORITHMISEMPLOYEDTOREALIZEHIGHRANGINGPRECISION1MMEXPERIMENTALRESULTSOBTAINEDONADEMOAGVAREPRESENTEDANDDISCUSSED,CONFIRMINGTHEVALIDITYOFTHEPROPOSEDSOLUTION,WITHANAGVDOCKINGPRECISIONOFAROUND3MMINXANDY,1INBEARINGKEYWORDSAGVDOCKINGEQUALIZATIONULTRASONICRANGINGABSTRACTWITHTHEMOREANDMOREWIDEAPPLICATIONSOFAUTOMATICGUIDEDVEHICLEAGVINTHEMATERIALHANDLINGOFMODERNMANUFACTORYSYSTEM,ITSDOCKINGTECHNIQUESHAVEDRAWNEXTENSIVEATTENTIONTHEOBJECTIVEOFTHISPAPERISTOINVESTIGATETHEULTRASONICSENSORBASEDAGV2DDOCKINGASANESTABLISHEDANDCOSTEFFECTIVEMETHOD,THEAPPLICATIONOFCLASSICULTRASONICSENSORSTILLFACESCERTAINDRAWBACKS,EG,LOWACCURACYINTHEPRESENTWORK,ANOVELHIGHPRECISION,LOWCOSTULTRASONICDOCKINGSYSTEMISDEVELOPEDTOLOCATETHEAGVRELATIVETOTHEDOCKINGWORKSTATIONINTHEPROPOSEDSCHEME,WITHELECTROMAGNETICWAVEUSEDASSYSTEMSYNCHRONIZATIONTOTRIGGERTHETIMEOFFLIGHTTOFCOUNTER,THEDOCKINGSYSTEMCONSISTSOFTHEULTRASOUNDRECEPTIONANDEMISSIONBEACONSPOSITIONEDATTHESAMEHEIGHTOFDOCKINGWORKSTATIONANDAGV,RESPECTIVELYTHE2DPOSITIONOFAGVISOBTAINEDFROMTHETOFOFULTRASONICSIGNALFROMTHEEMITTERTOTWORECEIVERSTOENSUREDOCKINGACCURACYONLOWCOSTNARROWBANDWIDTHULTRASONICTRANSDUCER,ATRANSDUCEREQUALIZERBASEDONTHEADAPTIVETRAININGALGORITHMISEMPLOYEDTOREALIZEHIGHRANGINGPRECISION1MMEXPERIMENTALRESULTSOBTAINEDONADEMOAGVAREPRESENTEDANDDISCUSSED,CONFIRMINGTHEVALIDITYOFTHEPROPOSEDSOLUTION,WITHANAGVDOCKINGPRECISIONOFAROUND3MMINXANDY,1INBEARING2004ELSEVIERBVALLRIGHTSRESERVEDKEYWORDSAGVDOCKINGEQUALIZATIONULTRASONICRANGING1INTRODUCTIONMATERIALHANDLINGISASIGNIFICANTPARTOFTHEMANUFACTURINGPROCESS,BOTHINTERMSOFCOSTANDTIMEINDEED,STATISTICSSHOWTHATTHEPROCESSINGTIMEONLYOCCUPIES5OFTHEMANUFACTURINGTIMEOFATYPICALJOB,THEREMAINDERISSPENTINSTORAGEANDTRANSPORTATIONPROCESSES1,2WITHADVANTAGESSUCHASMOBILITY,FLEXIBILITY,EFFICIENCYANDSOON,THEAUTOMATICGUIDEDVEHICLESAGVAREPLAYINGAMOREANDMOREIMPORTANTROLEINMODERNMANUFACTORYSYSTEMTHUSTHERESEARCHOFAGVTECHNOLOGYMAKESIMPORTANTSENSEFORTHEINDUSTRIALIZATIONOFAUTOMATICHANDLINGSYSTEMTHEMAINTASKOFAGVISTOTRANSPORTMATERIALSFROMONEWORKBENCHTOANOTHERININDUSTRIALENVIRONMENTDURINGTHESTAGEOFRUNNING,AGVNEEDTOLOCATEITS2DPOSITION,TRADITIONALLYDEPENDINGONELECTRICALWIRESBURIEDINTHEFLOOR,ORREFLECTINGLASERFROMFIXEDPOSITIONWHENAGVRUNSNEARTOAWORKBENCH,ITENTERSDOCKINGMODEAMOREDIFFICULTPROBLEMRAISEDUPONTHEDOCKINGOFAGVISTHATBOTHTHEPOSITIONANDTHEBEARINGRELATIVETOTHEWORKBENCHMUSTBECONTROLLEDMEANWHILE,TOMEETTHENEEDOFMECHANICALINTERFACE,THEPRECISIONNEEDEDINDOCKINGPROCEDUREISMUCHHIGHERTHANTHATINSIMPLYRUNNINGTHISTOPICHASBEENEXTENSIVELYADDRESSEDBYSEVERALRESEARCHERSVAZETAL3DEVELOPEDANINFRAREDSENSORANDREFLECTORBASEDDOCKINGSYSTEMFORMOBILEROBOTWITHANACCURACYOF5MMINXANDY,1INBEARINGUSINGULTRASONICSENSORSANDCCDLINECAMERA,ROTHSDOCKINGSYSTEM4CLAIMSACCURACYINORIENTATIONANDDISTANCEOFLESSTHAN5MMULTRASONICSENSORSAREWIDELYUSEDINMOBILEROBOTAPPLICATIONSFORULTRASOUNDBASEDDOCKINGSOLUTION,THEACCURACYOFDOCKINGISINESSENCEDEPENDENTONTHEPRECISIONOFPOINTPOINTULTRASONICRANGINGGENERALLYCHARACTERIZEDASLIMITEDPRECISION,THEREHAVEBEENSEVERALULTRASONICDEVICESTHATPOSSESSHIGHACCURACYPOLAROIDCLAIMSARANGINGUNITWITHARESOLUTIONOF1FORARANGEOF107M5ATRANSMITTERRECEIVERPAIRDEVELOPEDBYFIGUEROAYIELDSANACCURACYOF0152MMFORARANGEOF09M6NONETHELESS,FEWPREVIOUSSYSTEMSADDRESSEDTHEEFFECTOFLOWBANDWIDTHTRANSDUCERONRANGINGPRECISIONCONSIDERTHELOWBANDWIDTHCHARACTERISTICSOFTHETRANSDUCER,THECLASSICALCORRELATIONMETHODWILLLEADTOPOORACCURACYOFTIMEDELAYMEASUREMENTTOCOPEWITHTHISPROBLEM,THEDECONVOLUTIONSTRATEGYCANOFFERAFEASIBLECOUNTERMEASUREBYREMOVINGTHEINFLUENCEOFBANDLIMITEDTRANSDUCER7,8BUTTHEMAINDRAWBACKOFTHEDIRECTDECONVOLUTIONMETHODISTHATTHEOPERATIONINVOLVESADIVISIONPROCESS,WHICHISVERYSENSITIVETODATAERRORS,ESPECIALLYWHENDIVIDEDBYASMALLVALUETHOUGHTHEINCLUSIONOFACOMPENSATORPARAMETERCANALLEVIATETHEEFFECTOFSMALLVALUE,UNFORTUNATELY,OPTIMALSELECTIONOFTHISPARAMETERPROVEDTOBEDIFFICULT9INTHEPRESENTSTUDY,WITHTHEADOPTIONOFANADAPTIVEEQUALIZATIONPROCESSINGTOMITIGATETHENEGATIVEFACTORSABOVEMENTIONED,THEDESIGNOFAHIGHPRECISION,LOWCOSTULTRASONICDOCKINGSCHEMEISPRESENTEDCONSIDERITSGREATPROPAGATIONSPEEDCOMPAREDTOULTRASOUND,THEELECTROMAGNETICWAVEISADOPTEDASTHETRIGGERSIGNALFORMEASURINGTOFOFULTRASONICWAVETHEREMAINDEROFTHEPRESENTPAPERISORGANIZEDASFOLLOWSFIRST,THETHEORETICALBASISOFTHEDESCRIBEDPOSITIONANDBEARINGESTIMATIONSCHEMEISINTRODUCEDNEXT,THEHIGHPRECISIONPROCESSINGMETHOD,SYSTEMHARDWAREANDSOFTWAREDESIGNAREOUTLINEDFINALLY,EXPERIMENTALSTUDIESARECARRIEDOUTWITHTHEUSEOFADEMOAGVPLATFORMINTHELABORATORYTHERESULTSOBTAINEDDEMONSTRATETHESATISFACTORYPERFORMANCEOFPROPOSEDSCHEMECORRESPONDINGAUTHORTEL85227844608FAX85227888423EMAILADDRESSMEFTONGCITYNEDUHKFTONG09244247/SEEFRONTMATTER2004ELSEVIERBVALLRIGHTSRESERVEDDOI101016/JSNA2004060262THEORETICALBASISANDSYSTEMDESCRIPTIONASANESTABLISHEDTECHNIQUE,ULTRASONICSENSORSYSTEMSHAVEBEENWIDELYUSEDINPOSITIONINGSYSTEMOFMOBILEROBOT1012THESESYSTEMSCANBEDIVIDEDINTOTWOCATEGORIES,ONEISPULSEECHOMODE,ANDTHEOTHERISTRANSMITTERRECEIVERMODESYSTEMSOFTRANSMITTERRECEIVERMODECANAVOIDTHEPROBLEMOFIDENTIFYINGTHETARGETREFLECTINGSURFACEANDGETBETTERRELIABILITYMAHAJANANDFIGUEROA13,TESCH14,MARTINETAL15HAVEDEVELOPEDTRANSMITTERRECEIVERMODEULTRASONICNAVIGATIONSYSTEMSFORMOBILEROBOTTOREACHHIGHRELIABILITYANDPRECISION,TRANSMITTERRECEIVERMODEISEMPLOYEDINTHEPROPOSEDSCHEMETHEWHOLEDOCKINGSYSTEMCONSISTSOFTWOPARTSTHETRANSMITTERBEACONSMOUNTEDONAGVANDTHERECEIVERBEACONSATWORKBENCHBOTHTHEEMISSIONANDRECEPTIONBEACONSAREPOSITIONEDATTHESAMEHEIGHTTOSIMPLIFYTHEDOCKINGINTOAPROBLEMOF2DPOSITIONDISCRIMINATIONMEANWHILE,THEELECTROMAGNETICWAVEISUSEDASSYSTEMSYNCHRONIZATIONTOTRIGGERTHETOFMEASURINGFIG1PRINCIPLEOF2DLOCALIZATIONANDBEARINGMEASUREMENT21PRINCIPLEOFPOSITIONANDBEARINGMEASUREMENTTHETRIANGULATIONSCHEMEISADOPTEDTOESTIMATETHE2DPOSITIONOFAGVCONVENIENTLYBYTHEMEASUREMENTOFRANGESDCAANDDCBBETWEENEMITTERCONAGVANDRECEIVERBEACONSAANDBONKNOWNPOSITION,AGVS2DLOCATIONCANBEDETERMINEDASSHOWNINFIG1ATHE2DLOCATIONCALCULATIONISASFOLLOWS1LDCBAC4Y22222YLXBACACCURATELYDOCKINGNEEDSBOTHHIGHPRECISIONLOCALIZATIONANDBEARINGMEASUREMENTBEARINGMEASUREMENTISPERFORMEDBASEDONTHELOCALIZATIONOUTPUTBECAUSETWOPOINTSCANDEFINEALINE,WITHTWOTRANSMITTERSF,HMOUNTEDONTHEAGVSHOWNINFIG1BLOCATEDBYRECEIVERBEACONSD,EATWORKSTATIONRESPECTIVELY,WECANMEASURETHEAGVSBEARINGRELATIVETOTHEWORKSTATIONTHEBEARINGCALCULATIONISASFOLLOWS3HFXYARCTGTOASSURETHEACCURACYOFBEARINGMEASUREMENT,TRANSMITTERBEACONMISFIRSTLYLOCATEDTOTHECENTERLINEOFE,DPOINTSPRIORTOTHEAGVBEGINSTHEBEARINGMEASUREMENTFIG2SYNCHRONIZATIONTIMINGOFSYSTEM22SYSTEMSYNCHRONIZATIONDESIGNTHEELECTROMAGNETICWAVEISUSEDASSYSTEMSYNCHRONIZATIONTOTRIGTHETOFCOUNTERSYNCHRONIZATIONPRINCIPLESHOWNINFIG2ISTHATATTHESAMETIMEOFTRANSMITTERBEACONEMITTINGANULTRASONICPULSE,WIRELESSTRANSMITTERMODULEEMITSANELECTROMAGNETICSYNCHRONIZATIONPULSE,RECEPTIONSIDETRIGGERSACOUNTERONCERECEIVINGTHESYNCHRONIZATIONPULSE,THENWAITSTHERECEIVINGOFULTRASONICPULSETOSTOPTHECOUNTERANDRECORDTHETOFTHETOFVALUESFROMDIFFERENTRECEPTIONPOSITIONSSEETOF1ANDTOF2INFIG2AREUSEDASTHEPARAMETERSFORTHECALCULATIONOFAGVPOSITIONORBEARINGINEQS133RESEARCHOFHIGHPRECISIONULTRASONICRANGING31ACCURACYCONSIDERATIONTHEPRINCIPLEOFLOCALIZATIONANDBEARINGMEASUREMENTINTHEABOVESECTIONMEANSTHATTHEPRECISIONOFAGVNAVIGATIONISUPTOTHEPRECISIONOFULTRASONICRANGINGHOWEVER,ULTRASONICRANGINGMETHODISTRADITIONALLYCHARACTERIZEDASLOWACCURACYITISGENERALLYUNDERSTOODTHATTHEREARESEVERALFACTORSSUCHASAIRTURBULENCE,HUMIDITY,TEMPERATUREDEPENDENCE,TRANSDUCERMISALIGNMENTANDBANDWIDTHOFTRANSDUCERTHATLIMITTHEACCURACYOFULTRASONICRANGINGAMONGTHEM,THEBANDWIDTHOFTRANSDUCERISAMAINREASONTHESIGNALOBTAINEDFROMTRANSDUCERWITHASMALLBANDWIDTHCLIMBSLOWLYFROMITSBEGINNINGTOITSPEAKINTIMEDOMAIN,WHICHCAUSESALOWRANGINGPRECISIONACCORDINGTOTHECRAMERRAOTHEORY,THELOWERBOUNDOFTIMEESTIMATIONVARIANCEOFBANDLIMITEDMEASUREMENTSYSTEMIS16432143LHCRFSNTWHERETISWIDTHOFMEASUREMENTTIME,SNRISTHESIGNALTONOISERATIOOFRECEIVEDSIGNAL,FLANDFHISLOWERANDHIGHERBOUNDOFBANDWIDTHOFSYSTEM,RESPECTIVELYITISRECOGNIZEDTHAT,COMPAREDTOTHEBANDWIDTHOFEMISSIONSIGNALANDAIRMEDIUM,BANDWIDTHOFTHETRANSDUCERISTHEMAINLIMITATIONOFTHEWHOLESYSTEMBANDWIDTHASARESULT,UNDERTHESAMESNR,LOWBANDWIDTHTRANSDUCERLEADSTOLOWRANGINGACCURACYINTHISWORK,BASEONTHEANALYSISTHATTHESMALLBANDWIDTHOFULTRASONICTRANSDUCERISTHEMAINREASONOFLOWRANGINGPRECISION,ANEQUALIZATIONPROCESSINGMETHODISEMPLOYEDTOREACHHIGHRANGINGACCURACYWITHLOWCOST,BANDLIMITEDULTR
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号