SLAM research for port AGV based on 2D LIDAR

Abstract

With the increase in international trade, the transshipment of goods at international container ports is very busy. The AGV (Automated Guided Vehicle) has been used as a new generation of automated container horizontal transport equipment. The AGV is an automated unmanned vehicle that can work 24 hours a day, increasing productivity and reducing labor costs compared to using container trucks. The ability to obtain information about the surrounding environment is a prerequisite for the AGV to automatically complete tasks in the port area. At present, the method of AGV based on RFID tag positioning and navigation has a problem of excessive cost. This dissertation has carried out a research on applying light detection and ranging (LIDAR) simultaneous localization and mapping (SLAM) technology to port AGV. In this master's thesis, a mobile test platform based on a laser range finder is developed to scan 360-degree environmental information (distance and angle) centered on the LIDAR and upload the information to a real-time database to generate surrounding environmental maps, and the obstacle avoidance strategy was developed based on the acquired information. The effectiveness of the platform was verified by the experiments from multiple scenarios. Then based on the first platform, another experimental platform with encoder and IMU sensor was developed. In this platform, the functionality of SLAM is enabled by the GMapping algorithm and the installation of the encoder and IMU sensor. Based on the established environment SLAM map, the path planning and obstacle avoidance functions of the platform were realized.

Com o aumento do comércio internacional, o transbordo de mercadorias em portos internacionais de contentores é muito movimentado. O AGV (“Automated Guided Vehicle”) foi usado como uma nova geração de equipamentos para transporte horizontal de contentores de forma automatizada. O AGV é um veículo não tripulado automatizado que pode funcionar 24 horas por dia, aumentando a produtividade e reduzindo os custos de mão-de-obra em comparação com o uso de camiões porta-contentores. A capacidade de obter informações sobre o ambiente circundante é um pré-requisito para o AGV concluir automaticamente tarefas na área portuária. Atualmente, o método de AGV baseado no posicionamento e navegação de etiquetas RFID apresenta um problema de custo excessivo. Nesta dissertação foi realizada uma pesquisa sobre a aplicação da tecnologia LIDAR de localização e mapeamento simultâneo (SLAM) num AGV. Uma plataforma de teste móvel baseada num telémetro a laser é desenvolvida para examinar o ambiente em redor em 360 graus (distância e ângulo), centrado no LIDAR, e fazer upload da informação para uma base de dados em tempo real para gerar um mapa do ambiente em redor. Uma estratégia de prevenção de obstáculos foi também desenvolvida com base nas informações adquiridas. A eficácia da plataforma foi verificada através da realização de testes com vários cenários e obstáculos. Por fim, com base na primeira plataforma, uma outra plataforma experimental com codificador e sensor IMU foi também desenvolvida. Nesta plataforma, a funcionalidade do SLAM é ativada pelo algoritmo GMapping e pela instalação do codificador e do sensor IMU. Com base no estabelecimento do ambiente circundante SLAM, foram realizadas as funções de planeamento de trajetória e prevenção de obstáculos pela plataforma.