基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法技术

本发明专利技术适用于自动控制技术领域，提供了一种基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法，包括如下步骤：S1、检测叉车当前的位姿偏差(d,γ)；S2、检测d·γ是否小于零，若检测结果为是，则执行步骤S3，若检测结果为否，则控制叉车沿半径为R0的圆弧运动，运动至第一目标点，再执行步骤S3，第一目标点为d·γ小于零的位置点；S3、保持舵轮的线速度不变，通过舵轮偏角计算模型来输出舵轮的偏角。通当满足d·γ小于零，且h≤h0，基于切线修正轨迹可以一次性调整到期望轨迹上，若上不满足上述条件，则先控制叉车沿设定半径的圆弧运动至满足上述条件，在基于切线修正轨迹进行一次性调整，避免了超调、震荡现象。

【技术实现步骤摘要】
基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法
本专利技术属于自动控制
，提供了一种基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法。
技术介绍
智能叉车和AGV(AutomatedGuidedVehicle)是工业4.0智能工厂重要的运输工具，主要用来实现原材料、半成品以及成品零部件的储存和转运，为生产系统的柔性化以及智能化提供重要保证的同时，也为系统保持高效稳定的运行提供技术支撑。近年来，无轨导航以其路径灵活性高、可控性好、场地布置简单等优点，正在逐步取代传统的有轨导航(如磁导轨)，其实现方式有激光雷达导航、红外顶标传感器导航等。当主舵轮前置驱动时(即拉着车体走)，其运动控制较为简单，位姿出现偏差时修正较为迅速；但当主舵轮后置驱动时(即推着车体走)，其运动控制较为复杂，位姿出现偏差时修正响应速度慢且容易出现超调及震荡现象。而在某些情况下(如叉车进行叉货时，插齿必须在前)，车体只能由主舵轮后置驱动，所以对单舵轮后置驱动叉车的位姿偏差修正模型进行研究，现有的大多是将PID思想融入常规模糊控制中，虽可提高移动平台行走精度和平稳性，但其控制效果的好坏很大程度上依赖于模糊控制规则和隶属度函数的制定，而其制定很大程度上取决于经验，相关参数值确定麻烦，缺少相应的理论根据。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种单舵轮后置驱动移动平台的直线路径引导方法，通过构建舵轮偏角的计算模型，基于舵轮偏角的计算模型来输出舵轮在下一时刻的舵轮偏角，减少对经验的依赖程度。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法，该方法包括如下步骤：S1、检测叉车当前的位姿偏差(d,γ)，位姿偏差包括：激光叉车当前偏离期望轨迹的侧向距离，及激光叉车与期望轨迹的偏角；S2、检测d·γ是否小于零，若检测结果为是，则执行步骤S3，若检测结果为否，则控制叉车沿半径为R0的圆弧运动，运动至第一目标点，再执行步骤S3，所述第一目标点为d·γ小于零的位置点；S3、保持舵轮的线速度不变，通过舵轮偏角计算模型来输出舵轮的偏角。进一步的，所述舵轮偏角计算模型的构建方法包括如下步骤：S31、将从动轮中心在期望轨迹上进行投影，获取投影点O，以所述O点为原点，投影点O与从动轮中心所在的直线为X轴，期望轨迹为Y轴；S32、计算收敛距离h，检测h是否大于h0，若检测结果为是，则令h＝h0，否则直接输出h的计算值，基于输出的收敛距离h在Y轴正方向上确定第二目标点；S33、规划舵轮的行驶路径，为从第一目标点到第二目标点的圆弧，所述圆弧与叉车行驶方向及期望轨迹上的第二目标点相切；S34、构建所述行驶路径的转弯半径计算模型，基于转弯半径计算模型来获取舵轮偏角计算模型。进一步的，所述舵轮偏角计算模型的计算公式具体如下：进一步的，步骤S2中所述控制叉车运动至第一目标点的方法具体如下：若d等于零且γ大于零，γ等于零且d大于零，或者是d大于零且γ大于零，则控制叉车沿半径为R0的圆弧逆时针运动，运动至第一目标点，第一目标点处的d大于零，γ小于零；若d等于零且γ小于零，γ等于零且d小于零，或者是d小于零，且γ小于零，则控制叉车沿半径为R0的圆弧顺时针运动，运动至第一目标点，第一目标点处的d小于零，γ大于零。本专利技术提供的基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法包括如下步骤：1.通当满足d·γ小于零，且h≤h0，基于切线修正轨迹可以一次性调整到期望轨迹上，若上不满足上述条件，则先控制叉车沿设定半径的圆弧运动至满足上述条件，在基于切线修正轨迹进行一次性调整，避免了超调、震荡现象；2.过叉车的相关参数来构建舵轮偏角的计算模型，减小了对经验参数的依赖；3.基于确定的舵轮偏角计算模型便于经验参数h的调试。附图说明图1为本专利技术实施例提供的单舵轮后置的叉车模型示意图；图2为本专利技术实施例提供的单舵轮后置驱动叉车的运动模型图；图3为本专利技术实施例提供的单舵轮后置驱动叉车的位姿偏差模型图；图4为本专利技术实施例提供的切线正模型图；图5为本专利技术实施例提供的收敛距离h0＝100cm时，不同侧向距离d对应的部分运动轨迹曲线图；图6为本专利技术实施例提供的收敛距离h0＝100cm时，不同偏差角对应的部分运动轨迹曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术实施例中，单舵轮驱动叉车模型如图1所示，简化后的运动模型如图2所示，图2中D为叉车两从动轮的间距，H为主动舵轮到从动轮中心的间距，α为车体与X轴正方向的夹角，θ为舵轮与车体的夹角(右偏为正)，v为主动舵轮的线速度，R为叉车运动轨迹的瞬时半径，ω为叉车运动轨迹的角速度，根据图2中的叉车运动学模型几何关系可以求得：在图2中，当舵轮偏角θ保持不变时，叉车的运动轨迹(以叉车两从动轮中心为参考点)为一段圆弧，经过时间间隔t后，叉车的位姿(x′,y′,α′)与原始位姿(x,y,α)的关系为：α′＝α+ω·Δt(3)如图3所示，任意一条带方向直线MN都可由以下方程来表示：ax+by+c＝0，其中，a2+b2≠0(6)在图3中，直线的倾角β为带方向的直线MN与x轴正方向的夹角，可由a和b如下表示：当a＞0且b＜0时，β∈(0°,90°)；当a＞0且b＞0时，β∈(90°,180°)；当a＜0且b＞0时，β∈(-180°,-90°)；当a＜0且b＜0时，β∈(-90°,0°)；当a＝0且b＞0时，β＝180°；当a＝0且b＜0时，β＝0°；当a＞0且b＝0时，β＝90°；当a＜0且b＝0时，β＝-90°。叉车的位姿为(x,y,α)，则对于直线轨迹ax+by+c＝0的位姿偏差记为(γ,d)。其中：γ＝β-α(8)在本专利技术实施例中，基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法包括如下步骤：S1、检测叉车当前的位姿偏差(d，r)，位姿偏差包括：激光叉车当前偏离期望轨迹的侧向距离，及激光叉车与期望轨迹的偏角；图3所示，叉车相对于期望轨迹右偏，则侧向距离d大于零，若叉车相对于期望轨迹左偏，则侧向距离d小于零，基于公式(8)可知，γ＝β-α，β为期望轨迹与X轴正向的夹角，α为车体与X轴正方向的夹角，当β大于α时，γ取值为正，否则取值为负。S2、检测d·γ是否小于零，若检测结果为是，则执行步骤S3，若检测结果为否，则控制叉车沿圆弧运动，运动至第一目标点，再执行步骤S3，第一目标点为d·γ小于零的位置点。在本专利技术实施例中，所述控制叉车沿半径为R0的圆弧运动具体如下：若d·γ是否等于零，且d和γ均等于零，则叉车无需进行位姿的调整；若d等于零，且γ大于零，或者是γ等于零，且d大于零，则控制叉车沿半径为R0的圆弧逆时针运动，运动至第一目标点，第一目标点处的d大于零，γ小于零；若d等于零，且γ小于零，或者是γ等于零，d小于零，则控制叉车沿半径为R0的圆弧顺时针运动，运动至第一目标点，第一目标点处的d小于零，γ大于零；若d·γ大于零，且γ大于零，则控制叉车沿半径为R0的圆弧逆时针运动，运动至第一目标点，第一目标点处的γ小于零，且d大于零；若d·γ大于零，且γ小于零，则控制叉车沿半径为R0的圆弧顺时针运动，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、检测叉车当前的位姿偏差(d,γ)，位姿偏差包括：激光叉车当前偏离期望轨迹的侧向距离，及激光叉车与期望轨迹的偏角；S2、检测d·γ是否小于零，若检测结果为是，则执行步骤S3，若检测结果为否，则控制叉车沿半径为R0的圆弧运动，运动至第一目标点，再执行步骤S3，所述第一目标点为d·γ小于零的位置点；S3、保持舵轮的线速度不变，通过舵轮偏角计算模型来输出舵轮的偏角。

【技术特征摘要】
1.一种基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、检测叉车当前的位姿偏差(d,γ)，位姿偏差包括：激光叉车当前偏离期望轨迹的侧向距离，及激光叉车与期望轨迹的偏角；S2、检测d·γ是否小于零，若检测结果为是，则执行步骤S3，若检测结果为否，则控制叉车沿半径为R0的圆弧运动，运动至第一目标点，再执行步骤S3，所述第一目标点为d·γ小于零的位置点；S3、保持舵轮的线速度不变，通过舵轮偏角计算模型来输出舵轮的偏角。2.如权利要求1所述基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法，其特征在于，所述舵轮偏角计算模型的构建方法包括如下步骤：S31、将从动轮中心在期望轨迹上进行投影，获取投影点O，以所述O点为原点，投影点O与从动轮中心所在的直线为X轴，期望轨迹为Y轴；S32、计算收敛距离h，检测h是否大于h0，若检测结果为是，则令h＝h0，否则直接输出h的计算值，基于输出的收...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松涛，李超，曹雏清，高云峰，
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