一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法及设备、存储介质.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115933689A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211696187.4(22)申请日2022.12.28(71)申请人广东嘉腾机器人自动化有限公司地址528311广东省佛山市顺德区杏坛镇德进路2号(72)发明人陶茂林吴伟健(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205专利代理师叶洁勇(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书3页说明书12页附图3页(54)发明名称一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法及设备、存储介质(57)摘要本发明公开了一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法及设备、存储介质，方法包括:构建在随动坐标系下的运动学模型，通过引入新的控制变量，对运动学模型进行更新，并将更新后的运动学模型进行求解，得到不受两个舵轮的转角影响的控制变量。通过本发明中的方法，去获取双舵轮AGV的控制变量，从而不需要特殊处理AGV的奇异形态，可使AGV以任意姿态角沿路径运动。CN115933689ACN115933689A权利要求书1/3页1.一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法，其特征在于，包括：获取当前跟踪的路径和AGV参考点，根据所述AGV参考点，建立车体坐标系，根据所述路径和AGV参考点，获得路径上的正交投影点，根据所述正交投影点，建立随动坐标系；根据所述随动坐标系，构建在随动坐标系下的运动学模型；根据两舵轮的速度和转角，确定控制变量，将其中一个舵轮的速度设为目标速度，引入新的控制变量，并更新所述运动学模型；根据所述路径、更新的运动学模型和双舵轮AGV所设运动方式，获得下一时刻的所述新控制变量；根据所述下一时刻的新控制变量、目标速度和两舵轮的转角，计算得到所述控制变量。2.根据权利要求1所述的一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法，其特征在于，所述随动坐标系的建立过程具体包括：将两舵轮的各自的回转中心点分别设为A点和B点，选A点作为AGV参考点，根据所述AGV参考点，建立车体坐标系xAy，其中，x轴与两舵轮的连线重合，指向前进方向，y轴指向左侧；将AGV参考点在路径上的所述正交投影点设为P点，以所述正交投影点为坐标原点，建立随动坐标系iPj，其中，i轴指向P点的切向，j轴指向左侧。3.根据权利要求2所述的一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法，其特征在于，所述运动学模型的构建具体包括：获取A点的全局坐标[X,Y]T，根据所述全局坐标[X,Y]T，A点的全局速度为：，车体旋转角速度为：获取P点至A点的距离d，P点处的曲率k，设P点在路径上走过的路径长度为s，得到随动坐标系的旋转角速度并根据所述旋转角速度转换得到在随动坐标系下的运动学模型：，其中，vA为A点舵轮的速度，α、β分别为A点舵轮的转角和B点舵轮的转角，L为两舵轮之间的距离。4.根据权利要求3所述的一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法，其特征在于，所述控制变量的确定过程和所述运动学模型的更新过程具体包括：两舵轮沿连线方向的速度相同，则vAcosα＝vBcosβ，将vA设为目标速度，其中，vB为B点舵轮的速度；引入新的控制变量σ，更新所述运动学模型，更新的运动学模型为：，2CN115933689A权利要求书2/3页其中，σ＝1/RA，|σ|<1/L，RA为A点舵轮的瞬时旋转半径。5.根据权利要求4所述的一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法，其特征在于，所述下一时刻的所述新控制变量的获得过程具体包括：令θe＝θm‑θc‑θd，使双舵轮AGV以目标姿态角θd进行跟踪，其中，θm为车体方向角,θc为P点的切向角；对所述更新的运动学模型中求导，得到并将线性化，将d收敛到零，根据求导得到的和线性化的得到控制量对进行数值积分，得到下一时刻的控制量α；对所述θe求两次导，得到根据所设运动方式，确定目标姿态角θd，将线性化，并将θe收敛到零，根据求导得到的和线性化的得到控制量对进行数值积分，得到下一时刻的控制量σ。6.根据权利要求5所述的一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法，其特征在于，所述下一时刻的控制量α的获得过程具体包括：对所述求导得到，使用PD反馈控制将线性化，令：将d收敛到零，其中，λpd、λdd均为大于零的系数；根据求导得到的和线性化的得到控制量为：，对进行数值积分，得到下一时刻的控制量α。7.根据权利要求6所述的一种双舵轮AGV路径跟踪控制方法，其特征在于，所述下一时刻的控制量σ的获得过程具体包括：对θe求两次导，得到其中，k′为所述路径的曲率变化率；当所设运动方式为相对于路径的切向以固定的角度γ运动时，则θd＝γ，从而当所设运动方式为AGV的方位角γ不随路径的方向变化，保持不变，则θd+θc＝γ，从而使用PD反馈控制将线性化，令将θe收敛到零，其中，λpθ、λdθ均为大于零的系数；根据