【正文】 激光導(dǎo)航運(yùn)載機(jī)器人運(yùn)行環(huán)境和引導(dǎo)環(huán)境的中文動(dòng)態(tài)畫(huà)面輸入軟件作者：學(xué)號(hào)： 專(zhuān)業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)老師： 目錄摘要 3第一章 緒論 6 什么是AGV系統(tǒng) 6 AGV系統(tǒng)的組成 6 AGV系統(tǒng)的工作原理 6 導(dǎo)航 7 激光導(dǎo)航小車(chē)系統(tǒng)的組成 8 課題的來(lái)源與意義 9 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 10本章小結(jié) 11第二章 系統(tǒng)主體分析 12 系統(tǒng)的目標(biāo) 12 系統(tǒng)的要求 12 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 12 設(shè)計(jì)思想 13 13 13 14 14 15本章小結(jié) 15第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 實(shí)現(xiàn)方案 16 16 過(guò)程式軟件設(shè)計(jì)的基本原理 17 采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法 17 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 19 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)（層次圖） 20本章小結(jié) 21第四章 系統(tǒng)的實(shí)施 22 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 22 22 45 47 56第五章 總結(jié) 56致謝 58附錄 59附錄一 59附錄二 59英文資料及其譯文 59摘要AGV 系統(tǒng)是集光，機(jī)，電，計(jì)算機(jī)與一體的高新技術(shù)，是柔性化，智能化程度極高的輸送系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線、倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)等物資運(yùn)輸場(chǎng)所。自從AGV 問(wèn)世以來(lái)，各種各樣的制導(dǎo)方式相繼被用在AGV上，這些制導(dǎo)方式可歸納為固定線路和非固定線路兩類(lèi)。目前在工業(yè)上實(shí)用的制導(dǎo)方式主要有下面幾種：固定路線（磁性、光學(xué)、電磁感應(yīng)）。非固定路線——激光掃描。隨著生產(chǎn)力和工業(yè)自動(dòng)化水平的日益提高，物流系統(tǒng)中所蘊(yùn)藏的巨大潛力將越來(lái)越引起人們的重視，開(kāi)發(fā)物流潛力，提高生產(chǎn)的總體效益已經(jīng)成為現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。AGV系統(tǒng)可劃分為兩個(gè)組成部分，上位機(jī)模塊——確定運(yùn)載小車(chē)的行為，并提供監(jiān)控服務(wù)；下位機(jī)模塊——實(shí)施對(duì)運(yùn)載小車(chē)的物理控制。本系統(tǒng)是基于Windows平臺(tái)，運(yùn)行于上位機(jī)的軟件系統(tǒng)，采用VISUAL BASIC ，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)載小車(chē)運(yùn)行環(huán)境、行走軌跡的實(shí)時(shí)創(chuàng)建、修改和管理。使AGV系統(tǒng)變得更科學(xué)、合理、方便，提高了企業(yè)的管理效率。同時(shí)為了使系統(tǒng)的使用者能夠方便得使用軟件，系統(tǒng)的用戶(hù)界面簡(jiǎn)單、明了、美觀大方、容易操作使用。通過(guò)對(duì)軟件系統(tǒng)從無(wú)到有，逐漸建立起來(lái)的過(guò)程的介紹，讀者還可以體會(huì)到采用軟件工程思想的必要性以及用類(lèi)的思想創(chuàng)建軟件的優(yōu)越性。ABSTRACTThe AGV system is a new technology which collected optics, machine, electricity, puter, and is a flexible, has extremely high intelligent degree conveyer system. It can be apply to the goods and materials transport fields extensively, such as production line, warehouse, market and airport etc. Since the AGV system es out, various guidance ways are used on it in succession. These guidance ways can be summed up for two kinds, the regular circuit and nonregular circuit. At present, two kinds of guidance way under practical used in the industry are: Regular route (magnetic, optics, electromagnetic induction)。 Nonregular routeLaser scanning. Improve day by day with productivity and industrial automation level, material flow system contained enormous potentiality catch people39。s eye. Developing the material flow potentiality, the overall benefit of improving production has already bee one of the important sign of modern production. AGV system can be divided into two ponents, goes to the location machine module Confirm that carries the behavior of the car, and offer service of controlling。 Go to the location machine module Control physics which carries the car. This system is base of Windows platform, run on the ??, developed by VISUAL BASIC. Realize to carry car running environment, walk the establishing, fix and manages in real time of orbit. Make The AGV system bee more science, rational, convenient and also improve the efficiencies of management of enterprises. At the same time, in order to make the user who uses this system can use software so conveniently, the systematic user interface is simple, clear elegant in appearance and easy to operate and use. Through the introduction of the course of the software system establishing, Reader can also realize the necessity of using software engineering and the advantage of using class to establish software system.l 關(guān)鍵詞n AGV 系統(tǒng)n 制導(dǎo)方式n 激光掃描n 上位機(jī)n 下位機(jī)第一章 緒論 什么是AGV系統(tǒng)AGV是自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)（Automated Guided Vehicle）的英文縮寫(xiě)。根據(jù)美國(guó)物流協(xié)會(huì)定義，AGV是指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸小車(chē)。 AGV是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它以電池為動(dòng)力，非接觸導(dǎo)引，根據(jù)實(shí)際需要可配備不同的移載機(jī)構(gòu)，完成相應(yīng)的操作任務(wù)。 AGV系統(tǒng)的組成 在大體上，AGV系統(tǒng)可劃分為兩個(gè)主要的組成部分：上位機(jī)模塊和下位機(jī)模塊。 上位機(jī)模塊主要由圖形監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)和信號(hào)采集系統(tǒng)構(gòu)成，確定運(yùn)載小車(chē)的行為，并提供監(jiān)控服務(wù)；下位機(jī)模塊主要由運(yùn)載小車(chē)、導(dǎo)航系統(tǒng)和自動(dòng)充電系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)施對(duì)運(yùn)載小車(chē)的物理控制。下面的圖中展示了各個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系：圖形監(jiān)控系統(tǒng)控制系統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)信號(hào)采集系統(tǒng)運(yùn)載小車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)自動(dòng)充電系統(tǒng)上位機(jī)下位機(jī) AGV系統(tǒng)的工作原理AGV在其運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，規(guī)定有通信區(qū)和非通信區(qū)。在通信區(qū)域內(nèi)，AGV通過(guò)其車(chē)載通信裝置與系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)通信，報(bào)告其位置及狀態(tài)，并接受高度和工作指令。在非通信區(qū)域內(nèi)，AGV按照小車(chē)控制器中的預(yù)定程序獨(dú)立行駛，不與系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)發(fā)生聯(lián)系。其工作過(guò)程為：當(dāng)接收到貨物搬運(yùn)指令后，小車(chē)控制器就根據(jù)所存儲(chǔ)的運(yùn)行地圖和AGV 當(dāng)前位置及行駛方向進(jìn)行計(jì)算、分析，選擇最佳的行駛路線，通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大器自動(dòng)控制AGV的行駛和轉(zhuǎn)向，到達(dá)裝載貨物目標(biāo)點(diǎn)準(zhǔn)確停位后，移載機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成裝貨過(guò)程。然后AGV起動(dòng)，駛向目標(biāo)卸貨點(diǎn)，準(zhǔn)確停位后，移載機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成卸貨過(guò)程，并向控制計(jì)算機(jī)報(bào)告其位置和狀態(tài)。隨之AGV起動(dòng)，駛向待命區(qū)域。接到新的指令后再作下一次搬運(yùn)。AGV行駛過(guò)程中，車(chē)上的導(dǎo)航系統(tǒng)不斷地從導(dǎo)航設(shè)施中獲得數(shù)據(jù)，由定位計(jì)算機(jī)算出AGV 當(dāng)前在全局坐標(biāo)系中的X、Y坐標(biāo)，和當(dāng)前行駛方向與該坐標(biāo)系X軸的夾角，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位和定向。 導(dǎo)航自從AGV問(wèn)世以來(lái)，各種各樣的制導(dǎo)方式相繼被用在AGV上，這些制導(dǎo)方式可歸納為固定線路和非固定線路兩類(lèi)。目前在工業(yè)上實(shí)用的制導(dǎo)方式主要有下面幾種：固定路線（磁性、光學(xué)、電磁感應(yīng)）。非固定路線——激光掃描。激光掃描技術(shù)是瑞典N(xiāo)DC公司于90年代初研制成功的一項(xiàng)技術(shù)。由于它的先進(jìn)性，突出的靈活性和適應(yīng)性，完備的功能保障和技術(shù)支持，已被世界許多AGV生產(chǎn)廠家所接受。激光導(dǎo)航的原理利用激光的不發(fā)散性對(duì)運(yùn)載機(jī)器人所處的位置進(jìn)行精確定位來(lái)指導(dǎo)機(jī)器人行走。激光頭是安裝在運(yùn)載機(jī)器人頂部的一臺(tái)設(shè)備，每隔數(shù)十毫秒旋轉(zhuǎn)一周，發(fā)出的激光束是經(jīng)過(guò)調(diào)制的，具有很強(qiáng)的抗干擾的能力。在收到經(jīng)特制的反射板反射光時(shí)，經(jīng)過(guò)解調(diào)，即可得到有效的信號(hào)。激光頭的下部有一個(gè)角度數(shù)據(jù)的編碼器，計(jì)算機(jī)可以及時(shí)讀入當(dāng)時(shí)收到反射信號(hào)時(shí)激光器的旋轉(zhuǎn)角度。在運(yùn)載機(jī)器人的工作場(chǎng)所預(yù)先安置了具有一定間隔的反射板，其坐標(biāo)預(yù)先輸入了計(jì)算機(jī)。激光頭坐標(biāo)點(diǎn)和車(chē)體傾斜角的計(jì)算見(jiàn)下圖：在激光器掃描一周后，可以得到一系列反射板的反射角，如選取其中三個(gè)反射角（如上圖），則有可供計(jì)算的三點(diǎn)坐標(biāo)和二個(gè)夾角，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，即可算得激光旋轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)。同時(shí)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，亦可算出車(chē)體激光旋轉(zhuǎn)頭的零度角相對(duì)于X軸的夾角，即為傾斜角。 激光導(dǎo)航小車(chē)系統(tǒng)的組成激光導(dǎo)航小車(chē)（LGV：Laser Automatic Guided Vehicle）是采用激光作為導(dǎo)航系統(tǒng)的AGV系統(tǒng)。激光導(dǎo)航小車(chē)由下面幾個(gè)部分組成：處于核心位置的主控制器；伺服驅(qū)動(dòng)器、手動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；底盤(pán)系統(tǒng)、車(chē)體系統(tǒng)、裝載系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、安全防撞系統(tǒng)；激光掃描器、無(wú)線電通信裝置；主控操作面板。這些系統(tǒng)設(shè)施之間的關(guān)系如下圖所示： 由于激光導(dǎo)航小車(chē)系統(tǒng)與其它的AGV系統(tǒng)僅在導(dǎo)航方式上有所不同，因此其上位機(jī)部分并沒(méi)有發(fā)生太大的變化，仍然由圖形監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)和信號(hào)采集系統(tǒng)構(gòu)成。激光導(dǎo)航與其他引導(dǎo)方式的技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)照表：項(xiàng) 目LGV激光導(dǎo)航AGV (電磁、磁、光)引導(dǎo)沿引導(dǎo)線的測(cè)定位精度精度高，1CM。是連續(xù)的絕對(duì)地址。精度低?？看配摵推渌鼈鞲衅鞫ㄎ谎a(bǔ)充，間斷不連續(xù)。對(duì)引導(dǎo)線的偏差距離測(cè)試精度高，1CM。精度低，3－5CM。易受環(huán)境干擾。車(chē)體傾斜角測(cè)試精度高，1度。2度。車(chē)體糾偏角測(cè)試精度高，1度。估算精度很低，10度。行進(jìn)路線設(shè)置簡(jiǎn)單方便。預(yù)貼反射板后，軟件可設(shè)置行進(jìn)路線，并可隨時(shí)更改。復(fù)雜，工程大，不易更改。電磁：地下預(yù)埋。磁：地面預(yù)貼，易吸引其它鐵磁物體。光：地面預(yù)貼，易受色污染。岔道設(shè)置簡(jiǎn)單方便。軟件設(shè)置，并可隨時(shí)更改。復(fù)雜，工程大。電磁：分頻引導(dǎo)磁：沒(méi)有好的解決方法光：分色引導(dǎo)，增加濾色鏡，系統(tǒng)復(fù)雜程序啟動(dòng)時(shí)的自適應(yīng)可以實(shí)行開(kāi)機(jī)自適應(yīng)初始化。不能進(jìn)行。必須手動(dòng)輸入初始位置。探測(cè)設(shè)備單一探頭系統(tǒng)，維修方便多探頭、多方式系統(tǒng)，維修復(fù)雜。抗干擾抗干擾能力強(qiáng)。可采用激光調(diào)制解調(diào)技術(shù)。抗干擾能力弱。走行運(yùn)動(dòng)精度高，1CM。較低，3CM。 課題的來(lái)源與意義課題“運(yùn)行環(huán)境和引導(dǎo)環(huán)境的中文動(dòng)態(tài)畫(huà)面輸入軟件”來(lái)源于上海富洋科技發(fā)展有限公司。上海富洋科技發(fā)展有限公司原隸屬于上海太平洋化工集團(tuán)溶劑廠技協(xié)。上海太平洋化工集團(tuán)溶劑廠是國(guó)家大型企業(yè)、國(guó)家二級(jí)企業(yè)，經(jīng)過(guò)企業(yè)改革，重組后富洋科技公司屬民營(yíng)企業(yè)，是經(jīng)上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)批準(zhǔn)，專(zhuān)門(mén)從事物流輸送的科工貿(mào)一體化專(zhuān)業(yè)公司。公司雖小但起點(diǎn)高，依托與上海電氣自動(dòng)化研究所、上海交大、上海大學(xué)、北京科大等高校、研究所的技術(shù)合作，開(kāi)發(fā)成功有軌無(wú)人電動(dòng)車(chē)新聞紙全自動(dòng)輸送系統(tǒng)、彩色集中全自動(dòng)供墨系統(tǒng)、運(yùn)載機(jī)器人(AGV)暨物流自動(dòng)控制系統(tǒng)等產(chǎn)品，已推廣使用。其中《插腿式運(yùn)載機(jī)器人》達(dá)到九十年代國(guó)際先進(jìn)水平。該公司為上海新民晚報(bào)報(bào)業(yè)集團(tuán)、杭州日?qǐng)?bào)報(bào)業(yè)集團(tuán)、北京日?qǐng)?bào)報(bào)業(yè)集團(tuán)，開(kāi)發(fā)的有軌無(wú)人電動(dòng)車(chē)新聞紙自動(dòng)輸送系統(tǒng)已正常使用多年；廣州羊城晚報(bào)報(bào)業(yè)集團(tuán)、青島日?qǐng)?bào)報(bào)業(yè)集團(tuán)無(wú)軌運(yùn)載機(jī)器人新聞紙自動(dòng)輸送系統(tǒng)也投入生產(chǎn)線并正常運(yùn)行。目前，公司正致力于對(duì)LGV系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)，整個(gè)項(xiàng)目由以下11個(gè)部分組成：a) 國(guó)產(chǎn)（高抗干擾型）旋轉(zhuǎn)激光頭的研制和生產(chǎn)b) 激光導(dǎo)航的基本工作方法和測(cè)試各反射板的測(cè)試原理。c) 激光發(fā)生接收器的電路光路和機(jī)械結(jié)構(gòu)。d) 坐標(biāo)、引導(dǎo)角、偏移量的快速計(jì)算數(shù)學(xué)模型。e) 激光導(dǎo)航運(yùn)載機(jī)器人車(chē)運(yùn)行狀態(tài)控