一种基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法.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CN107102641A(43)申请公布日2017.08.29(21)申请号201710350910.6(22)申请日2017.05.18(71)申请人湖北工业大学地址430068湖北省武汉市洪山区南李路28号(72)发明人许万曹松赵大兴罗西杨维(74)专利代理机构武汉帅丞知识产权代理有限公司42220代理人朱必武(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法(57)摘要本发明公开了一种基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法，通过激光扫描仪不断获取AGV小车的实时位姿，并通过中间读写程序传递给PLC执行程序，同时上位机将目标点的坐标信息通过无线网络通讯给车载控制系统。当AGV在某一点完成任务后需要向下一目标点行进时，则要通过本发明提供的原地偏航旋转方法结合AGV实时位姿和目标点坐标信息到达期待航向，才可以继续行进。此方法创新地将旋转方向问题进行了‘格式化’，涵盖了各种旋转情况，排除了特殊情况带来的不稳定影响。同时设置了相应的减速点，以确保AGV实际朝向到达期待航向时的精度。此方法适用于一般情况或者空间受限程度较小的情况，实用简洁、切实可行。CN107102641ACN107102641A权利要求书1/3页1.一种基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，AGV车载控制系统通过无线网络与上位机控制系统进行通讯，接收到路径信息；步骤2，激光引导AGV通过激光扫描仪得到小车的位姿信息(x0，y0，θ0)，其中小车当前航向角在0～360°并与车载控制系统进行数据交换；步骤3，利用AGV位姿信息和目标点得到通过该两点的直线与X轴正方向之间的较小夹角，再通过计算使夹角在0～360°之间；步骤4，通过AGV小车当前航向角度值与目标点期待航向角度值进行比较，得到理论偏差，同时遵循能量最小原理，运用相应算法，得到使小车往角度较小方向旋转，即小车理应原地偏航旋转到达期待航向的度数；步骤5，基于双轮差速AGV的原地偏航旋转，设置相应的减速点，当车轮到达减速点时，车速开始降低，停止时，AGV小车到达期待航向，允许小范围的误差。2.如权利要求1所述的基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法，其特征在于，步骤1中，所述上位机控制系统同时使用两种方法通过无线网络发送作业任务指令以及路径运行指令，再由AGV通过主控制器软件中的任务功能模块处理成为车载控制系统的执行指令，同时主控制器反馈模块将AGV运行过程中的实时信息反馈回上位机控制系统，方法具体包括：AGV的行走路径由上位机控制系统的路径规划软件运用高适应度值遗传算法确定，最优路径确定后，同时使用两种方法传输路径信息，第一种为实时下发路径，上位机通过无线网络实时传输下一段AGV需要行走的路径信息，并实时监控AGV当前位置；第二种方法为一次性下发当前作业所有路径，上位机路径规划软件根据当前作业任务确定该任务所有路径并一次性下发完毕。3.如权利要求1所述的基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法，其特征在于，AGV的主控制器为基于嵌入式操作系统的IPC控制器，在该操作系统下运行符合国际标准IEC61131-3软PLC，方法在该软PLC中实现。4.如权利要求3所述的基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法，其特征在于，步骤2中，激光引导AGV通过激光扫描仪得到小车的位姿信息，该信息通过以太网传送给车载主控制器中嵌入式操作系统的应用程序，并使用ADS通讯协议实现应用程序与软PLC中数据交换，方法具体包括：在AGV运行区域内按照要求安装一定数量的激光反射板，并事先将这些反射板的绝对坐标信息保存在激光扫描仪内，将激光扫描仪水平安装在AGV的顶部，与反射板在同一水平面内，并以固定的转速旋转360°并通过脉冲激光器持续向外发射激光束，同时接收不少于三个反射板反射回来的激光束，激光扫描仪就能通过探测到的反射板的数量并与存入的反射板信息进行比较，得出此时AGV在绝对坐标系中的位姿(x0，y0，θ0)，其中0≤θ0≤360°；激光扫描仪的位姿信息通过以太网传送给主控制器，使用ADS通信协议完成与软PLC的数据交换，将读写程序的可执行文件植入操作系统中。5.如权利要求1至4任一项所述的基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法，其特征在于，步骤3中，利用AGV位姿信息和目标点得到通过该两点的直线与X轴正方向之间的较小夹角，再通过计算使夹角在0～360°之间，具体实现方法包括：2CN107102641A权利要求书2/3页步骤3.1，已知AGV小车的绝对坐标A(x0，y0)，目标点坐标B(x，