1.應用場(chǎng)景
本方案針對室內外集裝箱上卸貨作業(yè)場(chǎng)景，為無(wú)人叉車(chē)實(shí)現托盤(pán)與貨物自動(dòng)精確對位叉卸貨，同時(shí)根據 3D Slam 建圖匹配定位導航實(shí)現貨物在各港口高度自動(dòng)化搬運。港口可為室內或室外堆棧場(chǎng)景。
2.系統設計
4.系統設計工作流程
本方案針對室內外集裝箱上卸貨作業(yè)場(chǎng)景，為無(wú)人叉車(chē)實(shí)現托盤(pán)與貨物自動(dòng)精確對位叉卸貨，同時(shí)根據 3D Slam 建圖匹配定位導航實(shí)現貨物在各港口高度自動(dòng)化搬運。港口可為室內或室外堆棧場(chǎng)景。
2.系統設計
無(wú)人叉車(chē)系統功能主要包括定位導航、安全防護及自動(dòng)叉卸貨，根據功能系統設計如下：
圖1 系統整體設計圖
（1）鐳神多線(xiàn)激光雷達：提供 3D 實(shí)時(shí)點(diǎn)云數據，用于系統建圖、匹配定位、路徑規劃導航。
（2）鐳神 W 系列預警防撞激光雷達：用于實(shí)時(shí)避障，叉車(chē)運行區域安全防護。
（3）攝像頭：用于輔助定位、識別車(chē)道邊界線(xiàn)、貨物棧板。
（4）編碼器：檢測叉卸貨上下行程
（5）IMU：實(shí)時(shí)檢測叉車(chē)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(chē)底層線(xiàn)控單元，負責傳感器通訊和電機控制。
3.系統功能
無(wú)人叉車(chē)系統整體功能主要包括自主導航、自動(dòng)車(chē)卸貨及作業(yè)調度。
3.系統功能
無(wú)人叉車(chē)系統整體功能主要包括自主導航、自動(dòng)車(chē)卸貨及作業(yè)調度。
圖2 系統功能設計圖
3.1 自主導航功能
叉車(chē)實(shí)現自主導航功能主要通過(guò)激光雷達 3D SLAM 算法實(shí)現，主要包括 3D 場(chǎng)景地圖構建、匹配定位、路徑規劃與實(shí)時(shí)避障導航。
（1） 3D 場(chǎng)景地圖構建：利用 3D 激光雷達和 SLAM 算法完成工作場(chǎng)景地圖構建。
圖3 3D SLAM建圖
（2）匹配定位：結合 IMU 數據，利用激光雷達實(shí)時(shí)掃描點(diǎn)云數據與場(chǎng)景地圖進(jìn)行匹配定位。
圖4 匹配定位原理
圖5 匹配定位場(chǎng)景
（3）路徑規劃與實(shí)時(shí)避障：路徑規劃導航是無(wú)人叉車(chē)核心功能，利用激光雷達探測的先驗信息，利用全局規劃給出運動(dòng)的路線(xiàn)，同時(shí)根據避障信息的局部規劃功能做出具體的行為規劃和運動(dòng)規劃，最后轉換為一系列連續的導航航跡目標運動(dòng)。
圖6 路徑規劃與實(shí)時(shí)避障
3.2 叉卸貨功能
主要利用傳感器完成叉拖的精準定位運動(dòng)控制和貨物升降高度自動(dòng)檢測。
圖7 精準對位叉卸貨
3.3 作業(yè)調度系統
根據廠(chǎng)區貨物堆放和布局，合理規劃作業(yè)調度，軟件系統如下：
圖8 作業(yè)調度系統
4.系統設計工作流程
（1）初始化（包括自檢，建圖，貨堆線(xiàn)識別，集裝箱識別）。
（2）等待作業(yè)調度系統命令。
（3）開(kāi)始遍歷貨物，判斷搬運是否完成，如果完成則回原點(diǎn)充電
（4）自檢電池電量，如果電量不足則回到原點(diǎn)充電，將任務(wù)移交。
