[發(fā)明專利]一種基于激光引導雙輪差速AGV的原地偏航旋轉方法

有效

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• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107102641B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 許萬;曹松;趙大興;羅西;楊維
• 申請（專利權）人: 湖北工業(yè)大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

本發(fā)明公開了一種基于激光引導雙輪差速AGV的原地偏航旋轉方法，通過激光掃描儀不斷獲取AGV小車的實時位姿，并通過中間讀寫程序傳遞給PLC執(zhí)行程序，同時上位機將目標點的坐標信息通過無線網絡通訊給車載控制系統(tǒng)。當AGV在某一點完成任務后需要向下一目標點行進時，則要通過本發(fā)明提供的原地偏航旋轉方法結合AGV實時位姿和目標點坐標信息到達期待航向，才可以繼續(xù)行進。此方法創(chuàng)新地將旋轉方向問題進行了‘格式化’，涵蓋了各種旋轉情況，排除了特殊情況帶來的不穩(wěn)定影響。同時設置了相應的減速點，以確保AGV實際朝向到達期待航向時的精度。此方法適用于一般情況或者空間受限程度較小的情況，實用簡潔、切實可行。

技術領域

本發(fā)明屬于移動機器人自動導航技術領域，尤其涉及一種基于激光引導雙輪差速AGV的原地偏航旋轉方法。

背景技術

AGV(Automated Guided Vehicle)即“自動導引車”，也稱移動機器人，是一種以電能作為動力，通過電磁或光學等非接觸式自動導引裝置，在無人操控的情況下沿著預定路徑行駛到指定的地點，實現自動移載、搬運等功能的運輸小車。AGV小車的激光導引方式始于90年代初期，不需要對地面進行任何處理，在AGV小車的行走區(qū)域安裝位置精確的激光反射板，AGV通過激光掃描儀發(fā)射激光并采集由不同角度的反射板反射回來的激光光束，利用其內置定位算法，確定當前小車的位置和方向，并通過連續(xù)定位算法實現AGV的導引。激光導引方式的最大優(yōu)點就是AGV定位精確，柔性好，不需要對地面進行任何處理，路徑變換靈活多變，適用于各種現場環(huán)境，能夠方便快捷的修改運動參數及行駛路徑，是當前國際上最先進的導引方式。

我國AGV的應用和研發(fā)起步較晚，如今的國內企業(yè)中，昆明昆船、北京機科、合肥柯金、怡豐、艾吉威等一批企業(yè)近兩年都紛紛推出AGV叉車系列，尤其是艾吉威自主研發(fā)出無激光反射板的激光引導叉車，開創(chuàng)了AGV行業(yè)的新領域。但AGV的核心車載控制系統(tǒng)技術幾乎仍由國外公司擁有，激光引導雙輪差速AGV的原地偏航旋轉方法是其中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。那么如何控制AGV小車的旋轉，按照符合實際的方向進行旋轉，是實際應用中必須要解決的關鍵問題。通過查閱論文與專利，在運動規(guī)劃上常見的路徑規(guī)劃方法有遺傳算法、人工勢場法、PRM法、Dubins路徑規(guī)劃方法等。

此類規(guī)劃路徑的方法一般都是基于全局的，其側重點在算法的設計及其魯棒性的檢驗上，并不考慮對象的輪廓及其運動特性，無法保證路徑的真實可行性。多數工廠的空間受限，若將小車抽象成質點，不能反映出輪廓與環(huán)境的信息，因此上述的方法并不合適。

發(fā)明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種基于激光引導雙輪差速AGV的原地偏航旋轉方法，該方法適用于一般情況或者空間受限程度較小的情況，結合AGV小車的全方位運動特性，方案實用簡潔、切實可行。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于激光引導雙輪差速AGV的原地偏航旋轉方法，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)通過無線網絡與上位機控制系統(tǒng)進行通訊，接收到路徑信息；

步驟2，激光引導AGV通過激光掃描儀得到小車的位姿信息(x₀，y₀，θ₀)，其中小車當前航向角在0～360°并與車載控制系統(tǒng)進行數據交換；

步驟3，利用AGV位姿信息和目標點得到通過該兩點的直線與X軸正方向之間的較小夾角，再通過計算使夾角在0～360°之間；

步驟4，通過AGV小車當前航向角度值與目標點期待航向角度值進行比較，得到理論偏差，同時遵循能量最小原理，運用相應算法，得到使小車往角度較小方向旋轉，即小車理應原地偏航旋轉到達期待航向的度數；

步驟5，基于雙輪差速AGV的原地偏航旋轉，設置相應的減速點，當車輪到達減速點時，車速開始降低，停止時，AGV小車到達期待航向，允許小范圍的誤差。