[發(fā)明專利]一種基于激光引導(dǎo)雙輪差速AGV的原地偏航旋轉(zhuǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710350910.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107102641B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許萬(wàn);曹松;趙大興;羅西;楊維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

1.一種基于激光引導(dǎo)雙輪差速AGV的原地偏航旋轉(zhuǎn)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1，AGV車載控制系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，接收到路徑信息；

步驟2，激光引導(dǎo)AGV通過(guò)激光掃描儀得到小車的位姿信息(x₀，y₀，θ₀)，其中小車當(dāng)前航向角在0～360°并與車載控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；

步驟3，利用AGV位姿信息和目標(biāo)點(diǎn)得到通過(guò)該兩點(diǎn)的直線與X軸正方向之間的較小夾角，再通過(guò)計(jì)算使夾角在0～360°之間；

步驟4，通過(guò)AGV小車當(dāng)前航向角度值與目標(biāo)點(diǎn)期待航向角度值進(jìn)行比較，得到理論偏差，同時(shí)遵循能量最小原理，運(yùn)用相應(yīng)算法，得到使小車往角度較小方向旋轉(zhuǎn)，即小車?yán)響?yīng)原地偏航旋轉(zhuǎn)到達(dá)期待航向的度數(shù)；

即通過(guò)AGV小車實(shí)際朝向角度值θ₀與目標(biāo)點(diǎn)期待航向角度值θ進(jìn)行比較，得到理論偏差Δθ，同時(shí)遵循能量最小原理，運(yùn)用相應(yīng)算法，得到使小車往角度較小方向旋轉(zhuǎn)，即小車?yán)響?yīng)原地偏航旋轉(zhuǎn)到達(dá)期待航向的度數(shù)Δθ′，具體實(shí)現(xiàn)方法包括：

步驟4.1，得出理論偏差Δθ：

Δθ＝θ₀-θ；

步驟4.2，遵循能量最小原理，求出AGV小車?yán)響?yīng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度Δθ′：

當(dāng)Δθ＜-180°時(shí)Δθ′＝Δθ+360°；

當(dāng)Δθ＞180°時(shí)Δθ′＝Δθ-360°；

當(dāng)-180≤Δθ≤180°時(shí)Δθ′＝Δθ；

將此換算過(guò)程稱為“格式化”，即將差值Δθ′以0作為分割點(diǎn)，可快速確定AGV小車原地旋轉(zhuǎn)的方向：當(dāng)Δθ′≥0時(shí)，控制AGV小車原地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)Δθ′＜0時(shí)，控制AGV小車原地逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；

步驟5，基于雙輪差速AGV的原地偏航旋轉(zhuǎn)，設(shè)置相應(yīng)的減速點(diǎn)，當(dāng)車輪到達(dá)減速點(diǎn)時(shí)，車速開(kāi)始降低，停止時(shí)，AGV小車到達(dá)期待航向，允許小范圍的誤差；

具體實(shí)現(xiàn)方法包括：

Δθ₂＝ωt₂ (5)

Δθ₃＝Δθ₁+Δθ₂ (6)

聯(lián)立公式(1)～公式(6)，可得減速點(diǎn)的位置：

以AGV兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪連線中點(diǎn)為圓心原地旋轉(zhuǎn)，以上公式中，ω為勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度，v為勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)車輪的速度，D為兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪連線之間的距離，ω_t為減速末角速度，v_t為減速末車輪的速度，a為勻減速旋轉(zhuǎn)時(shí)的加速度，t₁為減速過(guò)程所用的時(shí)間，t₂為系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，Δθ₁為減速轉(zhuǎn)過(guò)的角度，Δθ₂為系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度，Δθ₃為從減速點(diǎn)到減速完成轉(zhuǎn)過(guò)的角度。

2.如權(quán)利要求1所述的基于激光引導(dǎo)雙輪差速AGV的原地偏航旋轉(zhuǎn)方法，其特征在于，步驟1中，所述上位機(jī)控制系統(tǒng)同時(shí)使用兩種方法通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送作業(yè)任務(wù)指令以及路徑運(yùn)行指令，再由AGV通過(guò)主控制器軟件中的任務(wù)功能模塊處理成為車載控制系統(tǒng)的執(zhí)行指令，同時(shí)主控制器反饋模塊將AGV運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)信息反饋回上位機(jī)控制系統(tǒng)，方法具體包括：

AGV的行走路徑由上位機(jī)控制系統(tǒng)的路徑規(guī)劃軟件運(yùn)用高適應(yīng)度值遺傳算法確定，最優(yōu)路徑確定后，同時(shí)使用兩種方法傳輸路徑信息，第一種為實(shí)時(shí)下發(fā)路徑，上位機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸下一段AGV需要行走的路徑信息，并實(shí)時(shí)監(jiān)控AGV當(dāng)前位置；第二種方法為一次性下發(fā)當(dāng)前作業(yè)所有路徑，上位機(jī)路徑規(guī)劃軟件根據(jù)當(dāng)前作業(yè)任務(wù)確定該任務(wù)所有路徑并一次性下發(fā)完畢。

3.如權(quán)利要求1所述的基于激光引導(dǎo)雙輪差速AGV的原地偏航旋轉(zhuǎn)方法，其特征在于，AGV的主控制器為基于嵌入式操作系統(tǒng)的IPC控制器，在該操作系統(tǒng)下運(yùn)行符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3軟PLC，方法在該軟PLC中實(shí)現(xiàn)。