AGV导航系统及AGV小车技术方案

本发明专利技术公开了一种AGV导航系统，包括：全局路径规划单元，与全局路径规划单元连接的局部路径规划单元，与全局路径规划单元及局部路径规划单元连接的路径优化单元，其中，全局路径规划单元，规划任务起始点至任务终止点的最短路径，即全局路径；在行驶过程中，若检测到全局路径上存在障碍物，则通过局部路径规划单元规划避开障碍物回到全局路径上的最短路径，即为局部路径；路径优化单元，对形成的全局路径及局部路径进行平滑处理。进行局部导航时，采样组采用等分辨率采样、更全面的线速度约束及角速度约束进行处理，极大的降低局部导航的计算量，同时能保证导航精确性。

【技术实现步骤摘要】
AGV导航系统及AGV小车
本专利技术属于AGV导航
，更具体地，本专利技术涉及一种AGV导航系统及AGV小车。
技术介绍
AGV导航系统在生成全局路径时，大多是基于场地已存在的障碍物来生成最佳行驶路径，在行驶过程中，在全局路径上出现了新增的障碍物时，只能局部路径规划来进行避障，当前AGV多半在ROS下采用D*等局部路径规划方法，D*局部路径规划方法采用遍历的方式查找栅格地图上任务起点至任务终点的最优路径，以任务终点为起始点，遍历任务终点所在栅格的周边8个栅格，获取距任务起点最近且没有障碍物的栅格，再以该栅格为起始点，遍历其周边的8个栅格，依次类推，遍历至任务起点所在的栅格，这些局部路径规划方法存在计算复杂且计算量大的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种AGV导航系统，旨在改善上述问题。本专利技术是这样实现的，一种AGV导航系统，所述AGV导航系统包括：全局路径规划单元，与全局路径规划单元连接的局部路径规划单元，与全局路径规划单元及局部路径规划单元连接的路径优化单元，其中，全局路径规划单元，规划任务起始点至任务终止点的最短路径，即全局路径；在行驶过程中，若检测到全局路径上存在障碍物，则通过局部路径规划单元规划避开障碍物回到全局路径上的最短路径，即为局部路径；路径优化单元，对形成的全局路径及局部路径进行平滑处理。进一步的，局部规划单元包括：依次连接的采样组生成模块、线速度约束模块、角速度约束模块、轨迹评估模块及平滑处理模块，其中，采样组生成模块：周期性的形成若干初始采样组，基于初始位置生成各初始采样组对应的轨迹；线速度约束模块；将线速度满足电机性能约束、障碍物距离约束以及局部路径约束的采样组输出至角速度约束模块；角速度约束模块；将角速度满足局部航向约束、全局航向约束及将平滑约束的采样组输出至轨迹评估模块；轨迹评估模块：对各采用组所形成的轨迹进行评估，输出评估最佳的轨迹至平滑处理单元；平滑处理模块：对评估最佳的轨迹进行角速度平滑，形成最优轨迹；进一步的，线速度约束模块的线速度约束条件具体如下：电机性能约束：vm∈{v0-va·Δt,v0+va·Δt}，其中，va表示AGV小车所能达到的最大线加速度，v0表示AGV小车的当前速度，Δt为两次采样的时间间隔；障碍物距离约束：其中，diast(vm,wm)为采样组(vm,wm)对应轨迹距最近障碍物的距离，va表示AGV小车所能达到的最大线加速度，wa表示AGV小车所能达到的最大角加速度；局部路径约束：|v(w)*Δt-S|≤δ1，且|v(w)*Δt-S|x≤δ2，其中，vt(w)表示AGV行驶角速度wm下的线速度vm，S为v(w)对应轨迹在全局路径上的局部终点，|v(w)*Δt-S|x表示直线|v(w)*Δt-S|在横向轴x上的投影距离。进一步的，角速度约束模块的角速度约束条件具体如下：局部航向约束为：其中，θc为采样组对应的航向角，θg为采样组对应轨迹在全局路径上的局部终点航向角，w0为局部航向偏差阈值；全局航向约束：其中，θc为采样组对应的航向角，θw为当前全局路径上的全局终点航向角，w1为全局航向偏差阈值；平滑约束：其中，θp为航向偏差阈值。进一步的，平滑处理模块基于公式(1)评估最佳的轨迹进行平滑处理，公式(1)表示如下：其中，θc表示采样组对应的航向角，θg为采样组对应轨迹在全局路径上的局部终点航向角，θ表示平滑后采用组对应的航向角。进一步的，所述轨迹评估模块基于如下方法进行估计评估：获取轨迹的转角数量nr和转动幅度θr，评估式为μ(nr)和ρ(θr)；评估AGV与全局终点距离，距离评估公式为β(dist)；最优路径Tp为Tp＝max{σ1·μ(nr)+σ2·ρ(θr)+σ3·β(dist)}，σ1、σ2及σ3为比重系数。进一步的，所述AGV导航系统还包括：线速度采样模块，线速度约束模块通过线速度采样模块与角速度约束模块连接，其中，线速度采样模块对线速度约束模块输出的采样组进行采样，将采样的采用组输出至角速度约束模块，线速度采样模块的采样方法具体如下：计算线速度约束单元输出采样组中最大速度与最小速度的速度差值v′；基于速度差值v′确定采样数量N，基于等分辨率的方法对线速度约束单元输出采样组进行采样；其中，ε为速度差值阈值，ns为采样组数的设定值，f(*)为取整函数，a为比例因子，n为线速度约束单元的输出采样组数量。本专利技术是这样实现的，一种AGV小车，所述AGV小车上设置有AGV导航系统，所述AGV导航系统设置有上述系统。本专利技术提供的AGV导航方法具有如下有益技术效果：在进行局部导航时，采样组采用等分辨率采样、更全面的线速度约束及角速度约束进行处理，极大的降低局部导航的计算量，同时能保证导航精确性，使得算法不严重依赖处理器算力，适用于采用嵌入式处理器，更加符合工业AGV运行场景。附图说明图1为本专利技术实施例提供的AGV导航系统的结构示意图。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。图1为本专利技术实施例提供的AGV导航系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本专利技术实施例相关的部分。该AGV导航系统主要适用于栅格地图中的AGV导航，该AGV导航系统包括：全局路径规划单元，与全局路径规划单元连接的局部路径规划单元，与全局路径规划单元及局部路径规划单元连接的路径优化单元，其中，全局路径规划单元，规划任务起始点至任务终止点的最短路径，即全局路径；在行驶过程中，若检测到全局路径上存在障碍物，则通过局部路径规划单元规划避开障碍物回到全局路径上的最短路径，即为局部路径；路径优化单元，对形成的全局路径及局部路径进行平滑处理，其中，全局路径规划单元采用最短路径算法来实现任务起始点至任务终止点的最短路径规划，如Floyd算法；路径优化单元采用贝塞尔曲线平滑处理全局路径及局部路径，使得行驶平稳流畅。在本专利技术实施例中，局部规划单元包括：依次连接的采样组生成模块、线速度约束模块、角速度约束模块、轨迹评估模块及平滑处理模块，其中，采样组生成模块：周期性的形成若干初始采样组，基于初始位置生成各初始采样组对应的轨迹；线速度约束模块；将线速度满足电机性能约束、障碍物距离约束以及局部路径约束的采样组输出至角速度约束模块；角速度约束模块；将角速度满足局部航向约束、全局航向约束及将平滑约束的采样组输出至轨迹评估模块；轨迹评估模块：对各采用组所形成的轨迹进行评估，输出评估最佳的轨迹至平滑处理单元；平滑处理模块：对评估最佳的轨迹进行角速度平滑，形成最优轨迹；采样组生成模块：周期性的形成若干初始采样组，基于初始位置生成各初始采样组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AGV导航系统，其特征在于，所述AGV导航系统包括：/n全局路径规划单元，与全局路径规划单元连接的局部路径规划单元，与全局路径规划单元及局部路径规划单元连接的路径优化单元，其中，/n全局路径规划单元，规划任务起始点至任务终止点的最短路径，即全局路径；/n在行驶过程中，若检测到全局路径上存在障碍物，则通过局部路径规划单元规划避开障碍物回到全局路径上的最短路径，即为局部路径；/n路径优化单元，对形成的全局路径及局部路径进行平滑处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种AGV导航系统，其特征在于，所述AGV导航系统包括：
全局路径规划单元，与全局路径规划单元连接的局部路径规划单元，与全局路径规划单元及局部路径规划单元连接的路径优化单元，其中，
全局路径规划单元，规划任务起始点至任务终止点的最短路径，即全局路径；
在行驶过程中，若检测到全局路径上存在障碍物，则通过局部路径规划单元规划避开障碍物回到全局路径上的最短路径，即为局部路径；
路径优化单元，对形成的全局路径及局部路径进行平滑处理。


2.如权利要求1所述的AGV导航系统，其特征在于，局部规划单元包括：依次连接的采样组生成模块、线速度约束模块、角速度约束模块、轨迹评估模块及平滑处理模块，其中，
采样组生成模块：周期性的形成若干初始采样组，基于初始位置生成各初始采样组对应的轨迹；
线速度约束模块；将线速度满足电机性能约束、障碍物距离约束以及局部路径约束的采样组输出至角速度约束模块；
角速度约束模块；将角速度满足局部航向约束、全局航向约束及将平滑约束的采样组输出至轨迹评估模块；
轨迹评估模块：对各采用组所形成的轨迹进行评估，输出评估最佳的轨迹至平滑处理单元；
平滑处理模块：对评估最佳的轨迹进行角速度平滑，形成最优轨迹；


3.如权利要求2所述AGV导航系统，其特征在于，线速度约束模块的线速度约束条件具体如下：
电机性能约束：vm∈{v0-va·Δt,v0+va·Δt}，其中，va表示AGV小车所能达到的最大线加速度，v0表示AGV小车的当前速度，Δt为两次采样的时间间隔；
障碍物距离约束：其中，diast(vm,wm)为采样组(vm,wm)对应轨迹距最近障碍物的距离，va表示AGV小车所能达到的最大线加速度，wa表示AGV小车所能达到的最大角加速度；
局部路径约束：|v(w)*Δt-S|≤δ1，且|v(w)*Δt-S|x≤δ2，其中，vt(w)表示AGV行驶角速度wm下的线速度vm，S为v(w)对应轨迹在全局路径上的局部终点，|v(w)*Δt-S|x表示直线|v(w)*Δt-S|在横向轴x上的投影距离。

【专利技术属性】
技术研发人员：郑亮，陈双，徐印赟，
申请(专利权)人：芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34