1.應(yīng)用場景
本方案針對室內(nèi)外集裝箱上卸貨作業(yè)場景，為無人叉車實現(xiàn)托盤與貨物自動精確對位叉卸貨，同時根據(jù) 3D Slam 建圖匹配定位導(dǎo)航實現(xiàn)貨物在各港口高度自動化搬運。港口可為室內(nèi)或室外堆棧場景。
2.系統(tǒng)設(shè)計
4.系統(tǒng)設(shè)計工作流程
本方案針對室內(nèi)外集裝箱上卸貨作業(yè)場景，為無人叉車實現(xiàn)托盤與貨物自動精確對位叉卸貨，同時根據(jù) 3D Slam 建圖匹配定位導(dǎo)航實現(xiàn)貨物在各港口高度自動化搬運。港口可為室內(nèi)或室外堆棧場景。
2.系統(tǒng)設(shè)計
無人叉車系統(tǒng)功能主要包括定位導(dǎo)航、安全防護及自動叉卸貨，根據(jù)功能系統(tǒng)設(shè)計如下：
圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計圖
（1）鐳神多線激光雷達：提供 3D 實時點云數(shù)據(jù)，用于系統(tǒng)建圖、匹配定位、路徑規(guī)劃導(dǎo)航。
（2）鐳神 W 系列預(yù)警防撞激光雷達：用于實時避障，叉車運行區(qū)域安全防護。
（3）攝像頭：用于輔助定位、識別車道邊界線、貨物棧板。
（4）編碼器：檢測叉卸貨上下行程
（5）IMU：實時檢測叉車姿態(tài)
（6）工控處理器：算法運行處理平臺
（7）STM32 控制板：作為叉車底層線控單元，負(fù)責(zé)傳感器通訊和電機控制。
3.系統(tǒng)功能
無人叉車系統(tǒng)整體功能主要包括自主導(dǎo)航、自動車卸貨及作業(yè)調(diào)度。
3.系統(tǒng)功能
無人叉車系統(tǒng)整體功能主要包括自主導(dǎo)航、自動車卸貨及作業(yè)調(diào)度。
圖2 系統(tǒng)功能設(shè)計圖
3.1 自主導(dǎo)航功能
叉車實現(xiàn)自主導(dǎo)航功能主要通過激光雷達 3D SLAM 算法實現(xiàn)，主要包括 3D 場景地圖構(gòu)建、匹配定位、路徑規(guī)劃與實時避障導(dǎo)航。
（1） 3D 場景地圖構(gòu)建：利用 3D 激光雷達和 SLAM 算法完成工作場景地圖構(gòu)建。
圖3 3D SLAM建圖
（2）匹配定位：結(jié)合 IMU 數(shù)據(jù)，利用激光雷達實時掃描點云數(shù)據(jù)與場景地圖進行匹配定位。
圖4 匹配定位原理
圖5 匹配定位場景
（3）路徑規(guī)劃與實時避障：路徑規(guī)劃導(dǎo)航是無人叉車核心功能，利用激光雷達探測的先驗信息，利用全局規(guī)劃給出運動的路線，同時根據(jù)避障信息的局部規(guī)劃功能做出具體的行為規(guī)劃和運動規(guī)劃，最后轉(zhuǎn)換為一系列連續(xù)的導(dǎo)航航跡目標(biāo)運動。
圖6 路徑規(guī)劃與實時避障
3.2 叉卸貨功能
主要利用傳感器完成叉拖的精準(zhǔn)定位運動控制和貨物升降高度自動檢測。
圖7 精準(zhǔn)對位叉卸貨
3.3 作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)
根據(jù)廠區(qū)貨物堆放和布局，合理規(guī)劃作業(yè)調(diào)度，軟件系統(tǒng)如下：
圖8 作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)
4.系統(tǒng)設(shè)計工作流程
（1）初始化（包括自檢，建圖，貨堆線識別，集裝箱識別）。
（2）等待作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)命令。
（3）開始遍歷貨物，判斷搬運是否完成，如果完成則回原點充電
（4）自檢電池電量，如果電量不足則回到原點充電，將任務(wù)移交。
