[發明專利]一種叉車式AGV磁導軌跟蹤控制系統及方法

有效

• 申請號: 201811315946.1
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109279543B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 楊傲雷;羅宇;陳靈;費敏銳
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B66F9/075
• 分類號: B66F9/075
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發明公開了一種叉車式AGV磁導軌跟蹤控制系統及方法?？刂葡到y包含磁導軌感知子系統、速度和角度檢測子系統、舵輪控制子系統和跟蹤控制子系統?？刂品椒ǖ幕静襟E是跟蹤控制子系統從磁導軌感知子系統獲取傳感器信息，確定車身姿態與相對位置，并結合從速度和角度檢測子系統中獲取的舵輪旋轉角速度和方向角度，確定叉車式AGV當前運行狀態，根據運行狀態使用不同模式跟蹤磁導軌。該系統及方法能夠在只依賴單一磁導軌傳感器檢測的情況下，進行車身定位與運行狀態識別，并自動調整叉車式AGV舵輪旋轉角速度和舵輪方向角度，一體化實現對叉車式AGV車速的平滑控制以及對直線、曲線磁導軌的穩定跟蹤。

技術領域

本發明涉及智能物流和AGV(Automated Guided Vehicle，自動導引運輸車)運動控制領域，具體涉及一種叉車式AGV磁導軌跟蹤控制系統及方法。

背景技術

在現代大型工業生產及物流倉儲中，物流叉車式AGV是必不可少的運載工具，它承擔著倉庫與倉庫間或倉庫內部物料運輸與搬運任務。叉車式AGV在無人操作的狀態下運行，通常需要具備一定程度的路徑跟蹤與導引功能。這其中最為安全可靠的方案是使用磁導軌進行引導。由于現場的具體場景各異，叉車式AGV運動規劃需求各不相同，這會導致磁導軌敷設路徑通常較為復雜，有的路段甚至會出現轉彎與直線相交疊、連續轉彎的復雜路徑，這些情況為AGV在保持較快運行速度情況下平穩安全通過轉彎點提出了更高要求。

應用于物流場合的叉車式AGV因為要叉取托盤，在車前或車后安裝有插齒、支架等結構(參考附圖1)，增加了轉彎半徑，也有別于傳統AGV的乘載結構。物流叉車式AGV出于節省空間和便于轉向的考慮，相較于AGV的差速輪系結構，基于三輪行走機構的叉車式AGV的設計更具優勢，即在底盤上，叉車式AGV三個車輪(一個舵輪，兩個輔助輪，參考附圖2)分別布置在等腰三角形的三個頂點上。舵輪既能旋轉提供前進動力，又能繞車輪垂直地面中線轉動，提供左右轉向動力。其他兩個輔助輪無動力，起支撐作用(參考附圖3)。基于三輪行走機構的叉車式AGV在運動控制策略上與基于差速輪設計的AGV有著本質不同，差速輪機構依靠左右兩側輪的線速度之差實現AGV的左右轉向，而叉車式AGV的運動轉向需要融合兩個維度的車輪狀態信息：舵輪旋轉角速度、舵輪方向角度，進而協同設計磁導軌跟蹤控制策略。三輪行走機構的叉車式AGV在轉彎半徑方面具有明顯優勢，更適用于倉儲物流空間稀缺的應用場合。

中國專利CN103935935A，“萬向型驅動叉車AGV”，其AGV為萬向輪結構且并未討論自動跟蹤控制的策略與方式。中國專利CN104597905A，“磁導航AGV的路徑跟蹤方法”，通過綜合橫向、縱向兩個傳感器的數據判斷AGV的姿態，產業化成本較高，另外跟蹤時并未考慮到彎道的情況且跟蹤狀態區分復雜，不實用。中國專利CN106671906B，“AGV叉車的控制方法、控制裝置及AGV叉車”，采用激光雷達的定位導航方式，其計算生成的運動軌跡具有一定的不確定性，即叉車直線或曲線運動形式不能確定，由于倉儲貨物擺放環境的非結構化，該方式實用性差且成本較高。中國專利CN104317289B，“一種新型叉車型AGV小車”，融合使用了激光、慣性、磁導軌等多種導航方式。這類融合方法通常存在算法實時性較差、制造成本高、穩定性不足、安裝調試復雜等問題。

需要指出的是，現有AGV磁導航跟蹤方法大都基于差速輪系機構、多傳感器融合、磁導軌直線跟蹤與曲線跟蹤分開處理，因此需要一種針對三輪行走機構的磁導軌跟蹤控制系統和方法，能夠在只依賴單一磁導軌傳感器的情況下，一體化實現叉車式AGV對直線、曲線磁導軌的穩定跟蹤。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種叉車式AGV磁導軌跟蹤控制系統及方法。針對物流領域三輪行走機構叉車式AGV，能夠實時跟蹤直線與彎曲磁導軌，自動調整叉車式AGV舵輪旋轉角速度和舵輪方向角度，實現AGV車速控制與穩定的磁導軌跟蹤，提高AGV的工作效率，降低運營成本。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：