[發明專利]一種基于磁釘磁場強度糾正的AGV航向定位導航方法

在審

• 申請號: 202210173020.3
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114545944A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 肖獻強;韓晨
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種基于磁釘磁場強度糾正的AGV航向定位導航方法，是根據路徑規劃按照一定間距布置的磁釘，并在AGV車頭前方布置磁尺傳感器、在AGV內部水平鋪設慣性測量單元；然后將磁傳感器掃描到的磁場強度沿著車體縱向和橫向劃分區域，標定磁場強度等級；最終在磁釘與磁釘之間使用慣性傳感器測量車輛的角速度和速度，以預測位姿，實現車輛控制。本發明通過將慣性導航控制和基于磁場強度的磁釘導航融合起來，從而實現了高精度的定位控制。

技術領域

本發明屬于自動導引車定位導航領域，具體的說是在用磁釘對自動導引車輛進行位姿修正時，通過解析磁釘的磁場強度來獲取更高的定位精度。

背景技術

隨著科學技術的進步，實體制造業工廠正在逐步地轉向智能化、無人化，自動導引車輛(AGV)作為一種智能化的工業設備，被廣泛應用于各種行業。導航定位技術是AGV自主運動的基礎，目前，移動機器人導航的主要方法有磁導航，光學導航、激光導航和慣性導航等。針對當前市場上的磁釘導航應用中，磁尺傳感器在靠近磁釘時已經能檢測到磁場強度，此時磁尺傳感器中心實際并沒有到達磁釘上方，如果此時判斷認為車體已識別到磁釘，即已經到達預定位置，顯然會有明顯的定位誤差，這樣會增加控制的開發難度。

發明內容

本發明針對現有技術的不足之處，提出一種基于磁釘磁場強度糾正的AGV航向定位導航方法，以期能將慣性導航控制和基于磁場強度的磁釘導航進行融合以實現更高精度的定位，從而達到使自動導引車輛在實際應用中能更準確的到達目標位置。

為達到上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種基于磁釘磁場強度糾正的AGV航向定位導航方法的特點是應用于AGV按照規劃路徑進行導航的工作場景中，在所述規劃路徑上按一定間距布置磁釘；所述AGV采用雙輪差速驅動，假設在兩個差速輪圓心連線的中垂線上的車頭位置處有一個虛擬前輪，并在所述AGV的車頭前方設置有磁尺傳感器，在所述AGV的內部水平設置有慣性測量單元；所述定位導航方法是按如下步驟進行：

步驟1：以所述工作場景的外接矩形構建坐標系，并令以坐標系的x軸為基準的逆時針方向為正方向；

定義并初始化時刻k＝1；在所述坐標系中標定一個初始k時刻的質心位姿記為(x_k,y_k,θ_k)并作為AGV在規劃路徑上的出發點，其中，x_k和y_k表示坐標系下k時刻的位置坐標，θ_k是k時刻的行駛方向；

設置磁釘觸發的最低磁場強度為H_min，并將沿磁尺傳感器垂直方向的磁場強度劃分為2個等級范圍，第一級范圍為H_min—H₁，第二級范圍為H₁—H₂；其中，H₁表示觸發AGV糾正位姿的最低磁場強度，H₂表示磁釘檢測的最大磁場強度；

步驟2：設定所述AGV的質心速度最大值為v_max，AGV以固定加速度α從出發點開始按照規劃路徑向前行駛，由v(k)＝v(k-1)+α×ΔT計算出AGV的k時刻質心速度v(k)，且v(k)≤v_max，ΔT表示相鄰兩時刻間的單位采樣時間間隔；當k＝1時，令出發點的質心速度v(k-1)＝0；

步驟3：判斷AGV上的磁尺傳感器在k時刻是否檢測規劃路徑上的磁釘，若是，則執行步驟4；否則，利用慣導測量k時刻質心角速度w(k)，并執行步驟6；

步驟4：判斷檢測到的磁釘的磁場強度是否在第一級范圍內，若是，則表示AGV按照所述規劃路徑正常行駛，無偏離導航不修正；并執行步驟6；否則，表示檢測到的磁釘的磁場強度在第二級范圍內，則根據所述尺傳感器測量到k時刻的位置偏差C(k)，利用PID算法得出k時刻車輛當前車頭方向偏離所述規劃路線的角度偏差φ(k)，并執行步驟5；