The invention discloses an inertial navigation overload AGV system and its control method. The inertial navigation overload AGV system comprises a driving device group, a control module, an inertial navigation module and an AGV body. The inertial navigation module is used for global navigation, and the control module is used for calibrating the direction and position of the AGV body and adjusting the AGV body along the AGV body by controlling the driving device group. The direction of the target trajectory. The invention solves the technical problem of providing an inertial navigation heavy-load AGV system and its control method, simplifies the dual differential motion control model, adopts the control method of the active wheel tracking the target trajectory and the driven wheel tracking the active wheel, avoids the problem of complex car body model when the inertial navigation mode is combined with the dual differential drive, and can be applied to the embedded platform.
【技术实现步骤摘要】
一种惯导重载AGV系统及其控制方法
本专利技术涉及到AGV
，特指一种惯导重载AGV系统及其控制方法。
技术介绍
AGV(AutomatedGuideVehicle，自动导引运输车)是指装备有电磁或光学等自动导引装置的运输车，无需人工参与就可以随着生产工艺流程的调整而及时调整相应的运输路线，由AGV代替人工运输，可以有效地降低工作人员的劳动强度，提高工作效率，因此在制造、电子、物流等行业得到了广泛的应用。由于磁条导航对车体的运动学模型相关性较小，因此当前重载AGV中通常采用磁条导航方式。但是在地面环境较为恶劣的工厂，如各类零件检修或加工工厂，地面上的碎屑等杂物以及进出的叉车会磨损或破坏地面上预先铺设的磁条，降低导航精度或导致导航失败。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术解决的技术问题在于提供一种惯导重载AGV系统及其控制方法，对双差速运动控制模型进行了简化，采用主动轮跟踪目标轨迹，从动轮跟踪主动轮的控制方法，避免惯性导航方式与双差速驱动结合时需考虑复杂车体模型的问题，同时可适用于嵌入式平台。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种惯导重载AGV系统，所述惯导重载AGV系统包括：驱动装置组、控制模块、惯性导航模块和AGV车体；所述驱动装置组包括前轮驱动装置组和后轮驱动装置组；所述前轮驱动装置组包括左前轮驱动装置和右前轮驱动装置；所述后轮驱动装置组包括左后轮驱动装置和右后轮驱动装置；所述左前轮驱动装置和所述右前轮驱动装置安装在前轮驱动装置连接机构的左右两端；所述前轮驱动装置连接机构中心对称地水平安装在所述AGV车体前端下方；所述前轮驱动装置连接机构...
【技术保护点】
1.一种惯导重载AGV系统，其特征在于，所述惯导重载AGV系统包括：驱动装置组（1）、控制模块（2）、惯性导航模块（3）和AGV车体（4）；所述驱动装置组（1）包括前轮驱动装置组（11）和后轮驱动装置组（12）；所述前轮驱动装置组（11）包括左前轮驱动装置（111）和右前轮驱动装置（112）；所述后轮驱动装置组（12）包括左后轮驱动装置（121）和右后轮驱动装置（122）；所述左前轮驱动装置（111）和所述右前轮驱动装置（112）安装在前轮驱动装置连接机构（113）的左右两端；所述前轮驱动装置连接机构（113）中心对称地水平安装在所述AGV车体（4）前端下方；所述前轮驱动装置连接机构（113）和所述AGV车体（4）的前轮减震系统（41）的导向轴（42）通过前轮销轴（43）连接；所述左后轮驱动装置（121）和所述右后轮驱动装置（122）安装在后轮驱动装置连接机构（123）的左右两端；所述后轮驱动装置连接机构（123）中心对称地水平安装在所述AGV车体（4）后端下方；所述后轮驱动装置连接机构（123）和所述AGV车体（4）的后轮减震系统（44）的导向轴（45）通过后轮销轴（46）连接；所述...
【技术特征摘要】
1.一种惯导重载AGV系统，其特征在于，所述惯导重载AGV系统包括：驱动装置组（1）、控制模块（2）、惯性导航模块（3）和AGV车体（4）；所述驱动装置组（1）包括前轮驱动装置组（11）和后轮驱动装置组（12）；所述前轮驱动装置组（11）包括左前轮驱动装置（111）和右前轮驱动装置（112）；所述后轮驱动装置组（12）包括左后轮驱动装置（121）和右后轮驱动装置（122）；所述左前轮驱动装置（111）和所述右前轮驱动装置（112）安装在前轮驱动装置连接机构（113）的左右两端；所述前轮驱动装置连接机构（113）中心对称地水平安装在所述AGV车体（4）前端下方；所述前轮驱动装置连接机构（113）和所述AGV车体（4）的前轮减震系统（41）的导向轴（42）通过前轮销轴（43）连接；所述左后轮驱动装置（121）和所述右后轮驱动装置（122）安装在后轮驱动装置连接机构（123）的左右两端；所述后轮驱动装置连接机构（123）中心对称地水平安装在所述AGV车体（4）后端下方；所述后轮驱动装置连接机构（123）和所述AGV车体（4）的后轮减震系统（44）的导向轴（45）通过后轮销轴（46）连接；所述前轮减震系统（41）的导向轴（42）和所述后轮减震系统（44）的导向轴（45）均可以上下移动和水平转动；所述驱动装置的电机（13）上均安装有速度编码器，用于采集所述驱动装置中的驱动轮的速度信息，并发送到所述控制模块（2）；所述前轮减震系统（41）的导向轴（42）上安装有角度编码器，用于获得前轮驱动装置组（11）竖直方向与所述AGV车体（4）竖直方向的前轮夹角信息，并发送到所述控制模块（2）；所述AGV车体（4）竖直方向为所述AGV车体（4）前后的中轴线平行的方向，所述前轮驱动装置组（11）的竖直方向为垂直于所述前轮驱动装置连接机构（113）的方向；所述后轮减震系统（44）的导向轴（45）上安装有角度编码器，用于获得所述后轮驱动装置组（12）竖直方向与所述AGV车体（4）竖直方向的后轮夹角信息，并发送到所述控制模块（2）；所述后轮驱动装置组（12）的竖直方向为垂直于所述后轮驱动装置连接机构（123）的方向；所述控制模块（2）通过所述驱动装置组（1）为驱动轮设置差速控制所述AGV车体（4）转向；所述惯性导航模块（3）包括磁尺传感器组（31）、N组磁钉组（32）和陀螺仪（33），N≥1；每组磁钉组（32）包含M个磁钉，M≥2；所述N组磁钉组（32）用于指示所述惯性导航模块（3）的目标轨迹；所述磁尺传感器组（31）包括前端磁尺传感器（311）和后端磁尺传感器（312）；所述前端磁尺传感器（311）安装在所述AGV车体（4）的前端；所述后端磁尺传感器（312）安装在所述AGV车体（4）的后端；当所述AGV车体（4）前进时，所述前端磁尺传感器（311）检测计算磁钉位置信号，并发送到所述控制模块（2）；当所述AGV车体（4）后退时，所述后端磁尺传感器（312）检测计算磁钉位置信号，并发送到所述控制模块（2）；所述磁钉位置信号包括当磁尺传感器经过磁钉时，所述磁钉相对磁尺中心的位置；所述陀螺仪（33）安装在所述AGV车体（4）的原地旋转中心，用于采集陀螺仪信号，所述陀螺仪信号为所述AGV车体（4）相对于所述AGV开机上电启动时的实时方位角，并发送到所述控制模块（2）；所述控制模块（2）接收所述磁钉位置信号、所述陀螺仪信号、所述驱动装置组（1）中的车轮组的速度信息、前轮夹角信息和后轮夹角信息，控制所述驱动装置组（1）带动所述AGV车体（4）沿磁钉组（32）铺设方向和中心前进；所述磁尺传感器组（31）检测到所述磁钉位置信号后将所述磁钉位置信号发送给所述控制模块（2），所述控制模块（2）将所述AGV切换到惯性导航标定模式，对所述AGV车体（4）的方向和位置进行标定；在惯性导航标定模式下，所述磁尺传感器组（31）未检测到所述磁钉位置信号后将未检测到所述磁钉位置信号发送给所述控制模块（2），所述控制模块（2）将所述AGV切换到惯性导航调整模式，调整所述AGV车体（4）沿着所述目标轨迹行走。2.根据权利要求1所述的一种惯导重载AGV系统，其特征在于，所述N组磁钉组（32）中任意相邻的两个磁钉之间的距离大于所述磁尺传感器可检测到单个磁钉位置信号时磁尺与磁钉之间最大距离的两倍。3.根据权利要求1所述的一种惯导重载AGV系统，其特征在于，每组磁钉组（32）中所述M个磁钉之间的距离是相等的。4.根据权利要求1所述的一种惯导重载AGV系统，其特征在于，M=2。5.一种根据权利要求1所述的一种惯导重载AGV系统的控制方法，其特征在于，包括惯性导航标定模式标定方法和惯性导航调整模式控制方法；当所述AGV前进时，所述前轮驱动装置组（11）为主动轮驱动装置组，所述后轮驱动装置组（12）为从动轮驱动装置组；当所述AGV后退时，所述后轮驱动装置组（12）为主动轮驱动装置组，所述前轮驱动装置组（11）为从动轮驱动装置组；所述主动轮驱动装置组跟踪所述目标轨迹，所述从动轮驱动装置组跟随所述主动轮驱动装置组的方向；在所述惯性导航标定模式下，使用所述惯性导航标定模式标定方法对所述AGV车体（4）的方向和位置进行标定，所述惯性导航标定模式标定方法包括以下步骤：1）所述AGV向前运动，经过一组磁钉组（32）中的第i个磁钉的时候，记录当前di值；如果i=1，所述AGV继续前进；如果i≥2，进入步骤2）；其中，di为所述磁尺传感器组（31）检测到的第i个磁钉相对磁尺中心的位置，磁尺左边方向为负值，磁尺右边方向为正值；2）根据公式（1）-（2）计算所述AGV车体（4）的方向与所述目标轨迹的方向间的偏差角度Δθi：Δθi=arcsin((di-1-di)/li)（1）其中：di-1：所述磁尺传感器组（31）检测到的第i-1个磁钉相对磁尺中心的位置，磁尺左边方向为负值，磁尺右边方向为正值；li：所述第i个磁钉与所述第i-1个磁钉之间的距离；Δθi：所述AGV车体（4）经过所述第i个磁钉时所述AGV车体（4）的方向相对于所述目标轨迹的方向的偏差角度；3）判断i是否等于M，如果是，进入步骤4）；如果否，回到步骤1）；4）根据公式（2）计算Δθi的平均值Δθ：Δθ=/(M-1)（2）5）根据公式（3）计算所述目标轨迹的方向在陀螺仪大地坐标系中相对所述陀螺仪（33）初始方位角的角度θ0；θ0=θc+Δθ（3）陀螺仪大地坐标系：所述陀螺仪（33）在大地平面内的旋转坐标系，以所述AGV开机上电启动时所述陀螺仪（33）的初始方位角为0度，逆时针方向为正；θc：当所述AGV车体（4）经过第M个磁钉时所述陀螺仪（33）的信号，用于表示所述AGV车体（4）在所述陀螺仪大地坐标系中的实时方向；6）根据公式（4）计算当所述AGV车体（4）经过第M个磁钉时所述主动轮驱动装置组中心点A到所述目标轨迹的垂直距离Δx0，所述目标轨迹前进方向右边为正：Δx0=dM*cosΔθ-D*sinΔθ（4）其中：D：所述主动轮驱动装置组中心点A与检测所述磁钉位置信号的磁尺传感器的垂直距离；在所述惯性导航调整模式下，使用所述惯性导航调整模式控制方法调整所述AGV沿着目标轨迹行走，包括以下步骤：1)所述控制模块（2）等待定时器采样信号，若无，则继续等待；若有，则进入步骤2）；2）所述控制模块（2）采集所述陀螺仪信号θc、所述主动轮驱动装置组的左右两个驱动轮的实时速度信息vfl和vfr、所述驱动装置组（1）中的主动轮夹角信息θf和从动轮夹角信息θr；其中，θf为所述主动轮驱动装置组竖直方向与所述AGV车体（4）竖直方向的实时夹角，顺时针方向为正，由所述主动轮驱动装置组上的角度编码器实时测量获得；θr为所述从动轮驱动装置组竖直方向与所述AGV车体（4）竖直方向的实时夹角，顺时针方向为正，由所述从动轮驱动装置组上的角度编码器实时测量获得；3）所述控制模块（2）计算所述主动轮驱动装置组的左右两个驱动轮的目标控制速度Vfl、Vfr，包括如下步骤：a）所述控制模块（2）计算|θ0-θc+θf|，如果|θ0-θc+θf|≤第一预设值，则设置所述主动轮驱动装置组中左右两侧驱动轮的转速差控制量ΔVf=0，进入步骤e）；如果|θ0-θc+θf|＞所述第一预设值，则进入步骤b）；所述第一预设值为所述主动轮驱动装置组竖直方向相对目标轨迹方向的偏移角度阈值；b）根据公式（5）-（6）计算转速差控制分量ΔVf1、ΔVf2：ΔVf1=-k1*(θ0-θc)（5）ΔVf2=-k2*θf（6）其中，k1为PID回路中的第二预设值；k2为PID回路中的第三预设值；c）根据公式（7）-（10）计算转速差控制分量ΔVf3：vf=（vfl+vfr）/2（7）Δx=Δx0+ΣΔt*sin(θ0-θc+θf)*vf（8）θΔx=arcsin(-k3*Δx)（9）ΔVf3=k1*θΔx（10）其中，k3为PID回路中的第四预设值，Δx为在每一段计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：石飞，李星，邓杨，黄怡，
申请(专利权)人：南京景曜智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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