[發明專利]一種基于四次曲線的無人叉車運動軌跡生成方法

在審

• 申請號: 201910175114.2
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109976336A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 呂志軍;陸懷克;黃曦;任賢;陳日駿
• 申請（專利權）人: 上海精星物流設備工程有限公司;東華大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明涉及一種基于四次曲線的無人叉車運動軌跡生成方法，其特征在于，包括以下步驟：無人叉車通過激光傳感器感知自身當前位置以及起點姿態；無人叉車接收到倉庫管理系統發送的作業地點以及到達作業地點時的終點姿態，將該作業地點作為終點坐標；計算得到起點坐標關于對稱中心線R的對稱點，將起點坐標與對稱點之間通過四次曲線相連，將對稱點與終點坐標之間通過直線相連，從而形成無人叉車運動軌跡。本發明將四次曲線的一部分線段作為無人叉車的彎道軌跡，有利于無人叉車在運行過程中實現柔順轉向，從而提高了無人叉車的運行穩定性。

技術領域

本發明涉及一種現代化倉庫中無人叉車的運動軌跡的生成方法。

背景技術

無人叉車作為現代化密集倉儲系統中的自動搬運設備，其轉彎行走路徑是實現叉車平穩運行的重要前提。目前現代化倉庫中無人叉車行走軌跡主要采取直線-圓弧-直線的解決方案，該方案的特點是路徑容易生成、控制過程簡單，但也存在一定缺陷或不足：當無人叉車行駛到直線與圓弧的相切點處時，行駛軌跡的曲率從0突變為1/R(R是無人叉車所在轉彎處的圓弧半徑)。此時，無人叉車的角速度和向心加速度也會發生突變，回轉力矩也會隨之跳變。如果轉彎半徑過小，高速運行的叉車所受的離心力會有將貨物甩出的危險，嚴重時還會引起叉車側翻。

發明內容

本發明的目的是：實現無人叉車貨物搬運轉彎時的柔順性，從而提高安全。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種基于四次曲線的無人叉車運動軌跡生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、無人叉車通過激光傳感器感知自身當前位置以及起點姿態，其中：自身當前位置為起點坐標，起點坐標為無人叉車在地面坐標系中的絕對位置，起點姿態為無人叉車在起點坐標處的車身軸線方向與指定坐標軸之間的夾角；

步驟2、無人叉車接收到倉庫管理系統發送的作業地點以及到達作業地點時的終點姿態，將該作業地點作為終點坐標，終點坐標為無人叉車在地面坐標系中的絕對位置，終點姿態為無人叉車在終點坐標處的車身軸線方向與指定坐標軸之間的夾角；

步驟3、根據起點坐標及起點姿態計算得到起點坐標處的射線方程L1，根據終點坐標及終點姿態計算得到終點坐標處的射線方程L2，求得射線方程L1與射線方程L2的對稱中心線R；

步驟4、計算得到起點坐標關于對稱中心線R的對稱點，將起點坐標與對稱點之間通過四次曲線相連，將對稱點與終點坐標之間通過直線相連，從而形成無人叉車運動軌跡。

本發明的另一個技術方案是提供了一種基于四次曲線的無人叉車運動軌跡生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲得無人叉車的行走路線，將行走路線分為若干段，采用如權利要求1所述的無人叉車運動軌跡生成方法形成每段行走路線的運動軌跡，每段行走路線的起點為步驟1中所述的起點坐標，每段行走路線的終點為步驟2中所述的終點坐標。

優選地，所述無人叉車的行走路線的長度超過設定的閾值，或者所述無人叉車的行走路線的終點的終點姿態與起點的起點姿態之間的差值θ′滿足：90°＜θ′≤180°或180°＜θ′≤360°。

本發明的優點在于：將四次曲線的一部分線段作為無人叉車的彎道軌跡，從運動學原理上克服傳統“直線-圓弧-直線”轉彎方式存在的回轉力矩突變的不足(局限)，有利于無人叉車在運行過程中實現柔順轉向，從而提高了無人叉車的運行穩定性。

附圖說明

圖1是是四次曲線x⁴+y⁴＝C⁴(C為常數)的曲線圖；

圖2是無人叉車基于四次曲線運動軌跡控制流程圖；

圖3是無人叉車四次曲線平滑路徑的生成示意圖。

具體實施方式