一种适合仓储AGV的惯性导航方法技术

本发明专利技术公开了一种适合仓储AGV的惯性导航方法，它包括如下子步骤：S1：导航系统搭建，S2：读取磁钉数据，S3：获取小车偏移数据，S4：规划路径，S5：获取陀螺仪角度，S6：角度校准，S7：读取RFID，S8：确定运行模式，S9：运动控制，S10：重复步骤S2-S9。该方法采用磁钉代替磁条和二维码，有效地节约成本的同时能解决二维码受多尘环境影响较严重的缺陷，实现无轨导航方式，该系统测量位置准确，位置精度可达±5mm，测量角度准确，角度精度为±0.1度，其导航精度高，导航精度为±10mm，导航速度可达1m/s，有效的节约资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动控制领域，特别是一种适合仓储AGV的惯性导航方法。
技术介绍
目前随着工业4. 0和中国制造2015,智能物流和智能制造已经成为制造业和工厂 发展趋势必然。而AGV(自动引导小车）在物流系统中的自动搬运作用，在生产效率和管理 具有非常重要的作用，特别是在随着工厂产品种类和数量增加，自动仓储的作用将越来越 明显。而所谓自动引导，即是沿着指定轨迹运行，目前常见的导航方式有光电传感器、视 觉导航、激光导航和磁导航传感器等等。一般仓库中，有放置整齐的货架，每个单元货架有 上下几格，AGV需要把相应货物放在对应的单元处，因此由于不同存放点，使得AGV路径将 会多样化和复杂化。目前AGV行业内常采用磁条导航，但是这样磁条铺设将会显得密密麻 麻，不仅不美观，由于磁条复杂交错将会影响到AGV正常运行，甚至由于磁条有一定高度， 会导致AGV运行振动甚至走偏；目前美国亚马逊采用KIVA SYSTEM产品，其导航方式基于二 维码，尽管二维码铺设简单，但是仓库内（特别国内库房）难免没有灰尘堆积、人迹、清洁水 渍等等，这些因素不仅使得视觉识别二维码出错，甚至还可能导致二维码标签脱掉。磁条导 航和二维码视觉导航方式皆不能满足库房自动仓储要求，因此市场上急需一种满足自动仓 储的AGV导航系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适合仓储AGV的惯性导航方 法，该方法采用磁钉代替磁条和二维码，有效地节约成本的同时能解决二维码受多尘环境 影响较严重的缺陷，实现无轨导航方式，该系统测量位置准确，位置精度可达±5_，测量角 度准确，角度精度为±0. 1度，其导航精度高，导航精度为± l〇mm，导航速度可达lm/s，有效 的节约资源。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适合仓储AGV的惯性导航方 法，它包括如下子步骤： Sl :导航系统搭建，将陀螺仪设置在AGV小车上，磁传感器设置在小车车头底部中 线上，磁钉和RFID卡设置在AGV航道上，编码器、控制单元和RID读卡器设置在控制盒内； S2 :读取磁钉数据，磁钉读取模块通过控制单元的串口读取磁传感器采集的磁钉 数据； S3:获取小车偏移数据，偏移数据获取模块根据磁传感器获得的磁钉状态获得小 车偏移运行轨迹的角度和距离； S4 :规划路径，根据小车偏移运行轨迹的角度和距离规划出AGV转弯半径，同时控 制左右差速实现以该半径转弯； S5 :获取陀螺仪角度，将陀螺仪的原始数据进行处理后，并积分得到AGV该时刻的 角度； S6 :角度校准，通过磁钉校准的角度对陀螺仪获取的角度进行校准； S7 :读取RFID，在AGV小车运行到路径的交叉路口磁钉处时读取RFID地标的ID 号； S8 :确定运行模式，将RFID的ID和任务路径中ID进行匹配得出相应动作确定AGV 运行模式； S9 :运动控制，控制AGV执行直行、左转90度和右转90度的运动，如果AGV执行旋 转动作，则差速电机以速度大小相等、方向相反原地运行，通过陀螺仪测量的角度判断AGV 是都旋转到90度； SlO :重复步骤 S2-S9。 该方法还包括一个脱轨检测步骤，通过电机编码器读取相邻磁钉AGV所运行里程 判断，如果2m仍没有磁钉则AGV脱轨，停止AGV运行。 所述的步骤S2中读取磁钉数据通过控制单元的RS232串口读取磁导航数据，路过 第2k个磁钉，记录其状态；路过2k+l记录状态，第2k和2k+l磁钉为一组磁钉。 所述的步骤S3获取小车偏移数据根据一组磁钉的状态和磁传感器的状态计算， 磁传感器的状态： fl,该点有效 ， Xi 、、.卜i i > 1.〇,该点无效 则AGV偏心距离为： 则AGV偏移角度为： 其中1为磁钉间距，m为磁传感器监测点间距，X1为磁传感器状态。 所述的步骤S4路径规划为AGV仓储惯性导航的关键单元，AGV运动半径r，AGV航 向角Θ，磁钉间距1，通过三角关系有： 通过旋切角关系可以得出： 综合式（3)、式（4)、式（5)，可以得出AGV选择半径： 然后，控制单元根据运行半径控制AGV左右差速。 所述的步骤S5中获取陀螺仪角度先去除固定漂移，再进行卡尔曼滤波，并进行积 分后得到ω (k)，则在第k时刻，AGV的角度为 所述的步骤S6角度校准计算方式如下：AGV在2k时刻的角度为 Θ (2k)，在2k+l时刻角度为Θ (2k+l)，陀螺仪所测量的角度为P (2k+l)，而 如果I P (2k+l)_A Θ (2k+l) I < 6 °，则将陀螺仪的角度校准为 本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种适合仓储AGV的惯性导航方法，该方法 采用磁钉代替磁条和二维码，有效地节约成本的同时能解决二维码受多尘环境影响较严重 的缺陷，实现无轨导航方式，该系统测量位置准确，位置精度可达±5_，测量角度准确，角 度精度为±0. 1度，其导航精度高，导航精度为± l〇mm，导航速度可达lm/s，有效的节约资 源。【附图说明】 图1为AGV运行路径示意图； 图2为导航方法流程图； 图3为磁钉测量示意图； 图4为路径规划示意图。【具体实施方式】 下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于 以下所述。 如图1所示，仓储货架一般呈正方形规则排布，所以路线又直线段组成，直线段交 叉成90度。 如图2所示，一种适合仓储AGV的惯性导航方法，它包括如下子步骤： Sl :导航系统搭建，将陀螺仪设置在AGV小车上，磁传感器设置在小车车头底部中 线上，磁钉和RFID卡设置在AGV航道上，编码器、控制单元和RID读卡器设置在控制盒内； S2 :读取磁钉数据，磁钉读取模块通过控制单元的串口读取磁传感器采集的磁钉 数据； S3 :获取小车偏移数据，偏移数据获取模块根据磁传感器获得的磁钉状态获得小 车偏移运行轨迹的角度和距离；[00当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合仓储AGV的惯性导航方法，其特征在于：它包括如下子步骤：S1：导航系统搭建，将陀螺仪设置在AGV小车上，磁传感器设置在小车车头底部中线上，磁钉和RFID卡设置在AGV航道上，编码器、控制单元和RID读卡器设置在控制盒内；S2：读取磁钉数据，磁钉读取模块通过控制单元的串口读取磁传感器采集的磁钉数据；S3：获取小车偏移数据，偏移数据获取模块根据磁传感器获得的磁钉状态获得小车偏移运行轨迹的角度和距离；S4：规划路径，根据小车偏移运行轨迹的角度和距离规划出AGV转弯半径，同时控制左右差速实现以该半径转弯；S5：获取陀螺仪角度，将陀螺仪的原始数据进行处理后，并积分得到AGV该时刻的角度；S6：角度校准，通过磁钉校准的角度对陀螺仪获取的角度进行校准；S7：读取RFID，在AGV小车运行到路径的交叉路口磁钉处时读取RFID地标的ID号；S8：确定运行模式，将RFID的ID和任务路径中ID进行匹配得出相应动作确定AGV运行模式；S9：运动控制，控制AGV执行直行、左转90度和右转90度的运动，如果AGV执行旋转动作，则差速电机以速度大小相等、方向相反原地运行，通过陀螺仪测量的角度判断AGV是都旋转到90度；S10：重复步骤S2‑S9。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：包壁祯，徐兵，林欢庆，肖骥，张巨鹏，
申请(专利权)人：成都四威高科技产业园有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51