仓储管理论文精典：仓储智能车辆的模型及其路径规选择的研究

绪论1.1引言智能车研究综合了控制学、机械电子学、计算机等等学科的最新研究成果。未来的智能车是能够自主地采集工作环境信息，综合各种信息，自主完成工作的高智能智能车。1.2课题的背景及其意义社会的快速发展，物联网技术的突飞猛进，仓储是其重要的一个环节。大型仓库的库房众多、货物繁多，道路情况复杂，如何在这复杂的环境中快速有效地寻找货物就显的尤为突出。用于仓储的智能车要求是体积要小，并且能够有效地规划行走的路线，它需要具有以下四个方面的特点：仓储智能车能够有效地方便地运动到目标位置，为了能够有效地进行工作；便捷性，因对智能车性能要求的增加，但受到环境的要求，它的体积不能过大；易操作，仓储智能车是需要和人进行沟通的，因此，它必须容易进行操作；适应性，对于不同仓库的工作环境，它必须很快的适应环境。仓储智能车就是为人类而服务的，在大型仓库中起到了举足轻重的作用，可以把人们从日常仓库的巡视、货物的调度、货物的确认等等繁琐的工作中解放出来。随着仓库的大型化的发展，仓储机器人的工作越来越复杂，仓储机器人工作中对环境的模拟是十分重要，而现在的模拟技术十分的发达，我们可以借鉴这些技术来研究室内智能车。为了满足人们日益增长的需求，从物联网技术的发展的前景来看，仓储智能车的研究占据了重要的地位。1.3国内外智能车的发展状况西方发达国家在二十世纪七十年代开始研制无人车，研制的方向主要是军事和高速交通，在军事领域，美国国防部加大对无人机的研究，促进了智能车的发展。在航天航空领域，2004年美国航天局发射机遇号到火星上进行科学研究，机遇号如图1-1所示，机遇号携带者了全景照相机，是六轮智能车，并具有工作的手臂。火星车对火星上对岩石、土壤进行研究，并进行搜索水源的工作。美军在战争中大量使用排雷机器人来进行排雷工作，排雷机器人是一种履带式智能车，它是通过人在安全距离外进行控制，对可疑物品、对炸弹等可以物体进行排爆处理，它使用红外摄像头对物体进行正确的观测，利用机械手臂进行操作，使用履带来提高在复杂环境下的行驶能力，操作人员与机器人通过无线网路进行沟通.美国iBobot公司研制的智能机器人Roomba是一款能够主动进行房间清理的服务型智能车，它能够利用传感器采集环境信息进行处理来控制智能车的动作，从而对障碍物、楼梯、凹陷部位进行规避，对预设的房间地进行除尘工作，在电池即将用完的时候，可以回到充电地点进行充电。我国智能车的研究开始于二十世纪八十年代。相对于国外，差距还是相当大的，在三十多年的发展的历程中，取得了不错的成绩。国防科技大学在1992年设计制造了我国的第一台无人车，它利用计算机进行控制，车上装有大量的传感器。无人车在2000年研制出了第四代，无人车的性能得到很大的提高，在之后的三年与企业一起进行研制新的高速无人车，速度得到了很大的提高。中科院自动化研究所研制的新一代移动机器人CASIA-I ，他利用携带的传感器以及摄像机来感知工作环境，利用中央控制芯片对采集的数据进行处理，来控制它的运行，CASIA-I在医院、仓库、图书馆等等场合有着重大的作用.1.4本文的研究目的及其内容本文的主要研究对象是仓储智能车，设计仓储智能车的一种基于超声波与射频的运动路径规划方法，能够使仓储智能车能在仓库中寻找到一条最短的路线行驶到目标点。仓储智能车的设计主要集中在智能车的整体框架的构建，智能车的控制核心部分，并制作一辆能够满足要求的小型仓储智能车。仓储智能车运动路线的规划是指：首先对仓库的全局地图进行创建，其次在地图中进行路径的搜索工作，在行走的过程中利用超声波进行定位工作，利用射频信号进行数据的传输，保障路线行走的准确性，使智能车能够安全、快捷地到达目标点。(1) 仓储智能车路线规划方法的研究本文选择栅格法来对工作环境的全局地图进行创建，并同时结合A*算法进行路径的搜索工作，这样既能够对全局进行统筹控制，也能够实时对前进的路线进行选择，寻找出一条最优的路径。(2) 行驶过程中的定位方法研究利用超声波的特性，对智能车进行定位，并利用射频，对数据进行传输。首先在室内天花板上布置节点，这些节点是按照一定的规律进行布置，每个节点中都包含有超声波传感器和射频传感器，并且预先在节点的微处理器内部设置了地址信息，同时智能车也固定了传感器，天花板上的节点与智能车身上的节点进行数据的传输，这样就确定了仓储智能车的位置。(3) 小型仓储智能车的设计依据本设计的基本要求，设计一种简易、有效、成本低廉的智能车，主体结构采用了塑料地盘，三个滚动轮，其中两个是驱动轮，另一个是万向轮，并使用步进电机来进行精确的走位控制。第二章智能车设计 ..........52.1智能车设计综述 ..........52.2路径规划综述 ..........62.3无线传感器网络的设计 ..........7第三章仓储智能车的设计 ..........123.1设计思路 ..........123.2仓储智能车的主体结构设计 ..........123.3仓储智能车的控制模块设计 ..........133.4仓储智能车软件设计 ..........22第四章仓储智能车路径规划的研究 ..........394.1地图中障碍物的表示 ..........394.2仓库地图的建立 ..........414.3仓储智能车路径的搜索 ..........464.4本章小结 ..........51总结本文的主要内容是对仓储智能车进行设计及其行驶路线规划的研究。文中介绍了一种简便的能够用于仓库巡视工作的仓储智能车的设计与制作，并对仓储智能车在仓库的行走方法的进行了介绍和深入。文章中的仓储智能车的设计是利用步进电机能够精确定位的特点和pic单片机的优秀性能，利用专门的步进电机驱动电路来设计完成智能车；文章中的仓储智能车行驶路线规划的主要思想是利用地图的创建来搜索行走的路线，利用超声波传感器网络来保障行走路线的准确性，帮助智能车完成行走任务。行走路线是利用A*算法在创建的地图中进行搜索，最后得到所需要的路线。参考文献[1] Paris D.E., Trevino L, Integrated Intelligent Vehicle Management Framewor [].2008 IEEE Aerospace Conference, 2008 ,1 -7.[2] Tsuada A.,Ogawa M.,Galpin F.， Road structure based scene understanding forintelligent vehicle systems[] International Conference on RS, 2021 , 5557 - 5562.[3] Bodhale D.， Afzulpurar N.， Thanh N.T., Path planning for a mobile robot in adynamic environment[C]. IEEE International Conference on Robotics andBiomimetics, 2008, 2115-2120.[4] Toda Y., ubota N.， Path planning using multi-resolution map for a mobilerobot[C]. SICE Annual Conference (SICE), 2021, 1276-1281.[5]石军峰，钟先信，陈帅，邵小良，无线传感器网络结构及特点分析[].重庆大学学报（自然科学版），2005,28(2):16-19[6] Ying Zhang; Fenglan Shao, Study of active ultrasonic localization in LED streetlight controller[C], 2th International Conference on Mechanic Automation andControl Engineering (MACE)， 2021, 694-696.[7] Pala Z.,Inane N.， Smart Paring Application Usinghttp://sblunwen./ccgllw/RFID Technology []. RFIDEurasia, 2007, 1-3.[8]程明主编，微特电机及系统[M].北京:中国电力出版社，2008.[9] Chen Long, Zhang in, Huang Huan-huan, Design and implementation of thetracing smart car system based on laser sensors[C]. ICCDA, 2021, 2(2):598-601.[10]刘志明，戴明，匡海鹏，一种步进电机细分控制方法[].机械设计制造，2008,11:154-156.