面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法和系统技术方案

一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法，适用于包括两个舵轮和两个随动轮的AGV小车，两个舵轮和两个随动轮布置在同一矩形的四个角点上，且两个舵轮呈对角线布置；所述方法通过运动解耦，以获取小车前舵轮的舵向角θ

【技术实现步骤摘要】
面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法和系统
本专利技术涉及领域，尤其涉及一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法和系统。
技术介绍
随着现代物流行业的快速发展和全球智能制造的普及，智能仓储领域对智能化搬运需求不断增加，自动导引车(AGV)作为智能化搬运必不可缺的物料运输设备。磁导航被认为是一种高可靠性的导航技术，在车辆磁导航系统中，车辆的运动学模型建立与运动解算是车辆自主导航的重要组成部分。常见轻载AGV系统运动学建模算法为单舵轮式或中线前后双舵轮式运动学模型，这两种运动学模型舵轮易出现悬空、打滑等问题。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中的缺陷，本专利技术提出了一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法和系统。本专利技术的目的之一采用以下技术方案：一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法，适用于包括两个舵轮和两个随动轮的AGV小车，两个舵轮和两个随动轮布置在同一矩形的四个角点上，且两个舵轮呈对角线布置；所述方法包括以下步骤：S31、获取小车矩形的长边长DL和短边长DW以及两个舵轮的中心距离Dd，小车矩形即以两个舵轮和两个随动轮的中心点为四个角点构成的矩形；S32、获取小车的质心预调量，所述质心预调量包括线速度v和角速度w，并获取小车中心虚拟轮的位置角θ；S33、结合以下公式进行运动解耦，以获取小车前舵轮的舵向角θf和线速度Vf以及小车后舵轮的舵向角θb和线速度Vb；其中，Rf、Rb、R、a2、a4均为过渡参数，atan()表示反正切函数，asin()表示反正弦函数，sin()表示正弦函数，cos()表示余弦函数。优选的，步骤S32中，小车中心虚拟轮的位置角θ根据以下公式计算获得；其中，vx和vy分别为线速度v在x方向上的速度分量和y方向上的速度分量；所述x方向和y方向构成为以地面为参照的平面坐标。优选的，小车的质心预调量的获取方式包括以下步骤：S1、在小车上设置多个磁传感器，根据各磁传感器的检测值确定小车的横向偏差和航向偏差；S2、根据小车的横向偏差和航向偏差获得小车质心预调量。优选的，步骤S1具体包括以下步骤：S11、根据前端磁传感器队列中各磁传感器检测到的磁场强度计算小车车头位置的磁条在小车矩形上的映射点Bf，根据后端磁传感器队列中各磁传感器检测到的磁场强度计算小车车尾位置的磁条在小车矩形上的映射点Bb；前端磁传感器队列由排列在同一直线上的多个磁传感器组成，后端磁传感器队列由排列在同一直线上的多个磁传感器组成；前端磁传感器队列和后端磁传感器队列所在直线方向均平行于小车矩形短边长方向，且前端磁传感器队列位于后端磁传感器队列靠近小车车头的一侧；S12、根据以下公式计算小车的横向偏差ε和航向偏差α：其中，icenter为小车矩形的中心点；Bf、Bb、icenter均为小车矩形所在平面的二维坐标点。优选的，步骤S11中，映射点Bf和Bb根据以下公式计算：其中，n为前端磁传感器队列中的磁传感器数量，di为前端磁传感器队列中第i个磁传感器在前端磁传感器队列分布直线上的位置，即di为前端磁传感器队列中第i个磁传感器与设置的第一参照点在平行于前端磁传感器队列分布直线上的距离；Ei为前端磁传感器队列中第i个磁传感器检测到的磁场强度；m为后端磁传感器队列中的磁传感器数量，dj为后端磁传感器队列中第j个磁传感器在后端传感器队列分布直线上的位置，即dj为后端磁传感器队列中第j个磁传感器与设置的第二参照点在平行于后端磁传感器队列分布直线上的距离；Ej为后端磁传感器队列中第j个磁传感器检测到的磁场强度；所述第一参照点和第二参照点的连线垂直于小车短边长方向；或者，所述第一参照点和第二参照点重合。优选的，步骤S11中，前端磁传感器队列中的磁传感器等间距分布，后端磁传感器队列中的磁传感器等间距分布。优选的，步骤S2中，通过模糊自适应PID控制对横向偏差和航向偏差进行求解，以获得小车质心预调量。本专利技术的目的之二采用以下技术方案：一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制系统，适用于包括两个舵轮和两个随动轮的AGV小车，两个舵轮和两个随动轮布置在同一矩形的四个角点上，且两个舵轮呈对角线布置；所述系统包括存储器和处理器；所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器用于在执行所述计算机程序时，实现如权利要求1或2所述的面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法。优选的，还包括模型预测控制器和设置在所述小车上的前端磁传感器队列和后端磁传感器队列，前端磁传感器队列由位于小车前端且排列在同一直线上的多个磁传感器组成，后端磁传感器队列由位于小车后端且排列在同一直线上的多个磁传感器组成，前端磁传感器队列和后端磁传感器队列所在直线方向均平行于小车矩形短边长方向；处理器还用于根据前端磁传感器队列和后端磁传感器队列中各磁传感器的检测值计算小车车头位置的磁条在小车矩形上的映射点Bf和小车车尾位置的磁条在小车矩形上的映射点Bb，并结合映射点Bf和映射点Bb计算横向偏差ε和航向偏差α；模型预测控制器用于对小车的横向偏差和航向偏差求解，以获得小车质心预调量。优选的，前端磁传感器队列中的磁传感器等间距分布，后端磁传感器队列中的磁传感器等间距分布。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术提出的一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法，适用于基于对角分布式舵轮运动学模型，可以极大程度的解决由于舵轮悬空、打滑造成的行驶障碍问题，满足智能仓储实际使用需求。(2)本专利技术在现有磁场分布模型的基础上，提出一种序列磁场比值算法，提高了车辆横向偏差与角度偏差测量精度，并应用模糊PID控制对全向重载AGV系统进行导引控制。(3)本专利技术中对系统转向曲率、车辆横向偏差、角度偏差进行平滑优化，有效解决了系统控制量单一、车身异常抖动、车轮打滑的问题，提高了系统鲁棒性与导引控制精度。(4)本专利技术具有较好的轨迹跟踪控制性能，满足智能仓储的实际使用需求，有助于全向重载AGV系统安全可靠的完成导引任务。附图说明图1为一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法流程图；图2为小车的质心预调量的获取方法流程图；图3为小车的横向偏差和航向偏差的获取方法流程图；图4为小车运动控制矢量分解示意图；其中，X-Y坐标为以地面为参照的二维坐标，100表示舵轮，200表示随动轮，ik表示当前时刻的小车的中心点位置，ik+1表示下一个时刻的小车的中心点位置，以ik和ik+1为端点的小车运动弧形轨迹所在圆的半径为R；图5为映射点Bf和Bb的位置示意图；其中，300表示导航磁条，400表示磁传感器，icernet表示小车中心点。具体实施方式一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法本实施方式提出的一种面向智能仓储的全向重载A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法，适用于包括两个舵轮(100)和两个随动轮(200)的AGV小车，两个舵轮(100)和两个随动轮(200)布置在同一矩形的四个角点上，且两个舵轮呈对角线布置；其特征在于，所述方法包括以下步骤：/nS31、获取小车矩形的长边长D

【技术特征摘要】
1.一种面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法，适用于包括两个舵轮(100)和两个随动轮(200)的AGV小车，两个舵轮(100)和两个随动轮(200)布置在同一矩形的四个角点上，且两个舵轮呈对角线布置；其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S31、获取小车矩形的长边长DL和短边长DW以及两个舵轮的中心距离Dd，小车矩形即以两个舵轮(100)和两个随动轮(200)的中心点为四个角点构成的矩形；
S32、获取小车的质心预调量，所述质心预调量包括线速度v和角速度w，并获取小车中心虚拟轮的位置角θ；
S33、结合以下公式进行运动解耦，以获取小车前舵轮的舵向角θf和线速度Vf以及小车后舵轮的舵向角θb和线速度Vb；



其中，Rf、Rb、R、a2、a4均为过渡参数，atan()表示反正切函数，asin()表示反正弦函数，sin()表示正弦函数，cos()表示余弦函数。


2.如权利要求1所述的面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法，其特征在于，步骤S32中，小车中心虚拟轮的位置角θ根据以下公式计算获得；



其中，vx和vy分别为线速度v在x方向上的速度分量和y方向上的速度分量；所述x方向和y方向构成为以地面为参照的平面坐标。


3.如权利要求1所述的面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法，其特征在于，小车的质心预调量的获取方式包括以下步骤：
S1、在小车上设置多个磁传感器，根据各磁传感器的检测值确定小车的横向偏差和航向偏差；
S2、根据小车的横向偏差和航向偏差获得小车质心预调量。


4.如权利要求3所述的面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：
S11、根据前端磁传感器队列中各磁传感器检测到的磁场强度计算小车车头位置的磁条在小车矩形上的映射点Bf，根据后端磁传感器队列中各磁传感器检测到的磁场强度计算小车车尾位置的磁条在小车矩形上的映射点Bb；
前端磁传感器队列由排列在同一直线上的多个磁传感器组成，后端磁传感器队列由排列在同一直线上的多个磁传感器组成；前端磁传感器队列和后端磁传感器队列所在直线方向均平行于小车矩形短边长方向，且前端磁传感器队列位于后端磁传感器队列靠近小车车头的一侧；
S12、根据以下公式计算小车的横向偏差ε和航向偏差α：






其中，icenter为小车矩形的中心点；Bf、Bb、icenter均为小车矩形所在平面的二维坐标点。


5.如权利要求4所述的面向智能仓储的全向重载AGV运动控制方法，其特征在于，步骤S11中，映射点Bf和Bb根据以下公式计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丙宇，陈析，钱伟，任雪林，孙磊，王海雷，孙璞，
申请(专利权)人：合肥中科蓝睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34