AGV系统的轨迹跟踪控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110262517A(43)申请公布日2019.09.20(21)申请号201910648146.X(22)申请日2019.07.18(71)申请人石家庄辰宙智能装备有限公司地址050035河北省石家庄市裕华区湘江道391号天山科技工业园B座3楼2号房间(72)发明人杜惠斌刘静怡李中胜张荣山李财盛李江楠(74)专利代理机构石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙)13123代理人高宁宁(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)权利要求书4页说明书8页附图5页(54)发明名称AGV系统的轨迹跟踪控制方法(57)摘要本发明公开一种AGV系统的轨迹跟踪控制方法，属于自动控制技术领域，包括建立车体坐标系以及计算偏心舵轮坐标值与偏心值、定义应用场景以及任务轨迹和控制AGV车体跟踪给定任务轨迹三个步骤。首先，AGV控制装置的轨迹跟踪模块根据给定的任务轨迹以及当前AGV位姿数据计算轨迹跟踪偏差并给出修正后的运动指令，然后控制装置的位姿解耦运动学模块将运动指令转化成每个偏心舵轮的转向角和前进速度。如此偏心舵轮装置的伺服电机就可按照求解的转向角和前进速度驱动AGV前进；使其不但能够在不改变车体姿态的情况下转变前进方向，而且能够在沿着指定轨迹前进的同时任意旋转车体姿态，充分发挥舵轮结构AGV系统运动灵活性高和平稳性好的优点。CN110262517ACN110262517A权利要求书1/4页1.一种AGV系统的轨迹跟踪控制方法，基于具有至少2个偏心舵轮装置的AGV系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、以所有偏心舵轮装置中的转向轴位于零位时车体前进方向为X轴、指定任意参考点A为原点建立与AGV车体固连的AGV车体坐标系{A}，计算出每个转向轴的中心Oi在AGVAA车体坐标系{A}下的坐标值[xi,yi]及驱动轮的偏心值bi；步骤B、建立在AGV系统应用场景下的地面直角坐标系{W}以及上层规划器给出的AGV车体位姿[x,y,α]在地面直角坐标系{W}下的运动轨迹{Path}：其中，t为时间；步骤C、在AGV系统开始运动后的任意时刻，计算轨迹跟踪偏差以及修正后的运动指令A并根据修正后运动指令求解AGV每个偏心舵轮的转向角βi,r和前进速度vi,r，控制偏心舵轮装置按照求解得到的转向角和前进速度驱动AGV系统移动。2.根据权利要求1所述的AGV系统的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，步骤C中计算轨迹跟踪偏差以及修正后的运动指令包括以下步骤：S1：计算轨迹跟踪偏差[xe,ye,αe]：公式中，[xt,yt,αt]为由运动轨迹{Path}给出的目标位姿，[xa,ya,αa]为当前时刻AGV车A体的实际位姿，βa为当前时刻AGV车体的转向角；S2：计算修正后的运动指令：所述运动指令包括位置平动速度指令和姿态转动速度指令vα,r，其中，公式中，是由运动轨迹{Path}给出的位置平动速度矢量、vα,t是姿态转动速度、vα,a是当前时刻AGV车体的实际姿态转动速度、[xe,ye,αe]是轨迹跟踪偏差，λ、和ρ为反馈控制率参数，k1和k2为增益系数，经验值。3.根据权利要求2所述的AGV系统的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，步骤C中根据修正A后运动指令求解AGV每个偏心舵轮的转向角βi,r和前进速度vi,r包括以下步骤：2CN110262517A权利要求书2/4页TP1：求解其刚体运动瞬心O＝[xO,yO]：公式中，为平面刚体运行性质由位置平动速度，vα,r为姿态转动速度，为从运动瞬心O指向AGV车体参考点A的平面向量：其中，‘×’表示向量叉积；AAP2：将转向轴中心Oi在AGV车体坐标系{A}下的坐标值[xi,yi]转换到地面直角坐标系{W}下的[xi,yi]，然后计算偏心舵轮转向中心Oi处的平动速度矢量其中，‘×’表示向量叉积；为从运动瞬心O指向转向轴中心Oi的平面向量，AP3：计算偏心舵轮的转向角βi,r和偏心舵轮的前进速度vi,r，4.根据权利要求1-3任一项所述的AGV系统的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，在所述AGV系统的底部设有视觉相机和IMU或视觉相机和里程计，所述AGV系统借助视觉相机和IMU或视觉相机和里程计实现组合导航定位，组合导航定位包括以下步骤：步骤U：将地面直角坐标系{W}划分为整备区和工作区，并在整备区粘贴具有位姿信息的二维码标识；步骤V、设置配置文件：将规则参照物的尺寸信息及二维码位姿信息输入至AGV的控制装置配置文件，AGV控制装置根据该配置文件自动生成网格地图；步骤W、AGV初始化：AGV上电后手动操控其经过二维码标识，视觉相机扫描二维码标识并通过控制装置计算得到AGV在地面平面直角坐标系中的绝对位置完成AGV初始化；步骤X、组合导航定位：AGV在