一种多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法，包括以下步骤：将围绕底盘中心布置的转向架及行走轮按照一定的速度及方向进行转动；转向架旋转至指定角度，该指定角度为转向架的中轴线从水平旋转至相切于转向架中心到底盘中心所作圆位置；通过角度传感器读取转向架的实际角度与指定角度，当每个转向架均转动到达指定角度的有效偏差范围内，停止行走轮转动，进行AGV整车的原地转向控制；实时调整每个转向架上的两个行走轮的速度，控制转向架中心保持不变的角度以相等的转速，记为V0进行旋转，转速为转向架上两个行走轮的速度和平均值。本发明专利技术提高了AGV的适用范围，同时能保证原地旋转时各个轮子之间无滑动摩擦，有效提升了车轮的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法
本专利技术涉及AGV设备
，尤其涉及一种利用多轮差速转向实现AGV原地旋转的控制方法。
技术介绍
在现代物流分拣、配送和运输领域中，例如AGV(AutomatedGuidedVehicle，自动导引运输车)的输送机构得到广泛应用。目前在工业移动机器人(AGV)设计制造过程中，主要采用2轮差速、4轮差速、单舵机、双舵机等行走控制方案，其行走控制较为简单成熟，能够满足大多数工况使用要求，但随着AGV的发展，需求也更加多样化，若需要承载大负载的情况下，由于单个轮子存在承重极限，需采用6轮差速、8轮差速、4舵机、6舵机等技术才可能满足承重需求，但目前的行走控制算法在轮数较多的情况下，无法保证多轮协调运作，完成整车既定动作。因此，有必要提供一种新的多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法，包括以下步骤：步骤1，转向架转至指定角度，通过控制每个行走轮的速度与方向实现围绕底盘中心布置的转向架转至一定角度，该角度为转向架的中轴线从水平旋转至相切于转向架中心到底盘中心所作圆位置；步骤2，通过角度传感器读取转向架的实际角度，当每个转向架均转动到达指定角度的有效偏差范围内，停止行走轮转动，进行AGV整车的原地转向控制；步骤3，再次启动行走轮转动，并实时调整每个转向架上的两个行走轮的速度，控制转向架中心保持不变的角度并以相等的转速(记为V0)进行旋转，该转速V0为指定的整车旋转速度。进一步的，所述步骤1中转向架两端对称的行走轮转动方向相反；进一步的，所述的步骤3中，对于实时调整每个转向架上的两个行走轮的速度的具体方法为：对每个转向架，分别给定系数kn，其kn值大小与每个转向架角度传感器检测到的实际角度相对指定角度的偏差线性相关，其取值范围为0-2之间，转向架指定角度为αn，转向架当前实际角度为α，偏差角度为β，则有：β＝α-αn限制β范围为-10°至+10°则：β＝limit(-10，β，10)(β-(-10))/(10-(-10))＝(kn-0)/(2-0)kn＝β/10+1Vn1＝V0×knVn2＝V0×(2-kn)(Vn1+Vn2)/2＝V0其中，Vn1为编号n号转向架上一个行走轮的修正速度，Vn2为编号n号转向架上另一个行走轮的修正速度；根据当前实际角度与指定角度的差值，按以上公式实时计算转向轮Vn1与Vn2的速度，通过PLC对电机速度进行实时控制，即可在保证αn角度稳定的情况下V0保持不变。进一步的，当转向架非对称设置，所述的步骤4中，确保每个转向架绕底盘中心的角速度相等即可通过非对称设置转向架中行走轮的速度控制实行AGV整车的原地旋转控制。进一步的，非对称设置转向架中行走轮的速度控制实行AGV整车的原地旋转控制具体为：非对称设置的转向架中心到底盘中心的距离与R不相等，记为Rn+1，且该转向架中心距离底盘中轴线距离为bn+1，如要实现原地旋转，只需要保证该转向架绕着车体中心旋转的角速度与其他对称设置的转向架角速度保持一致即可，则该转向架指定角度为：an+1＝sin^(-1)(bn+1/Rn+1)设该转向架角速度为ω，则：V0＝ω×R，Vn+1＝ω×Rn+1，因此，得到Vn+1＝(Rn+1/R)×V0其中，Vn+1为第n+1个非对称设置的转向架上行走轮的速度。所述的AGV底盘包括多组转向架结构、伺服驱动器和行走电机，所述转向架结构由两个行走轮通过一个连接板连接组成，且连接板的中心设置转向轴，转向架结构通过转向轴连接到AGV车体，多组转向架结构对称分布或非对称分布；行走轮均通过伺服驱动器进行控制，伺服驱动器与PLC控制器通讯连接，伺服驱动器通过增量编码器检测驱动轮行走电机的实时转速来实现速度的精确控制，伺服驱动器的需求控制速度由PLC通过以太网接口给出；所述转向轴上设置有绝对值角度编码器，可以实时获取每个转向架相对于车体的绝对角度，其角度值通过以太网供PLC读取。本专利技术提供的这种多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法，可以实现具有多轮的AGV的原地旋转行走控制，车体能以理论最小转弯半径完成转向动作，实现空间的最大利用率，保证多轮协调运作，完成整车既定动作，大幅提高了AGV的适用范围，同时能保证原地旋转时各个轮子之间无滑动摩擦，有效提升了车轮的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的AGV底盘布局结构示意图。图2为本专利技术的转向架以一定速度及方向旋转的结构示意图。图3为本专利技术的转向架旋转一定角度后的结构示意图。图4为本专利技术的转向架以一定速度原地旋转的结构示意图。图5为本专利技术的非对称设置的转向架旋转一定角度后的结构示意图。图6为本专利技术方法的硬件组成。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。实施例一，本专利技术提供的这种AGV底盘，共有8个行走轮，具体布局如图1所示(俯视图)：其中，每两个车轮通过一个连接板连接，作为一个整体转向架通过转向轴连接到车体，共4组转向架结构，对称分布。8个行走轮均通过伺服驱动器进行控制，驱动器通过增量编码器检测驱动轮电机的实时转速来实现速度的精确控制，伺服驱动器的需求控制速度由PLC通过以太网接口给出。参见图6，本实施例硬件组成示意图，每个转向轴上均装有绝对值角度编码器，可以实时获取每个转向架相对于车体的绝对角度，其角度值通过以太网供PLC读取。实施例二，本专利技术利用多轮差速转向实现AGV的原地旋转控制方法，包括以下步骤：1)将行走轮和转向架进行编号；2)测得转向轴1与转向轴2之间的距离为a、转向轴1与转向轴3之间的距离为b；3)如图2所示，将围绕底盘中心布置的转向架及行走轮按照一定的速度及方向进行转动：即行走轮1到行走轮8以图中所示速度V1的方向和大小转动，转向架两端对称的行走轮以相反的方向进行转动，将转向架1到转向架4原地旋转至图中位置，即每个转向架的中轴线同时相切于图中虚线圆，其半径为R。4)为了保证每个转向架能转动到指定位置，需通过装于转向轴1到转向轴4上的角度传感器来判断当前转向架的实际角度，如图3所示，每个转向架需要转到的指定角度分别为：a1＝sin^(-1)((a/2)/R)a2＝sin^(-1)((a/2)/R)a3＝sin^(-1)((b/2)/R)a4＝sin^(-1)((b/2)/R)5)当4组转向架均转动到图3指定角度后，PLC首先停止所有行走轮的运行，确保所有转向架的角度均在有效范围内后，开始进行整车原地转向控制，如图4所示，其中，转向架1到转向架4的中轴线速度保持一致，均为V0，而对于每个轮子的独立速度，有如下关系：V0＝(V11+V12)/2V0＝(V21+V22)/2V0＝(V31+V32)/2V0＝(V41+V42)/26)对每个转向架，分别给定系数k1，k2，k3，k4，其k值大小与每个转向架角度传感器检测到的实际角度相对需求角度α的偏差线性相关，其取值范围为0-2之间，以转向架1为例，需求角度为α1，转向架当前实际角度为α，偏差角度为β，则有：β＝α-α1限制β范围为-10°至+10°则：β＝limit(-10，β，10)(β-(-10))/(10-(-10))＝(k1-0)/(2-0)k1＝β/10+1V11＝V0×k1V1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，转向架转至指定角度，通过控制每个行走轮的速度与方向实现围绕底盘中心布置的转向架转至一定角度，该角度为转向架的中轴线从水平旋转至相切于转向架中心到底盘中心所作圆位置；步骤2，通过角度传感器读取转向架的实际角度，当每个转向架均转动到达指定角度的有效偏差范围内，停止行走轮转动，进行AGV整车的原地转向控制；步骤3，再次启动行走轮转动，并实时调整每个转向架上的两个行走轮的速度，控制转向架中心保持不变的角度并以相等的转速(记为V0)进行旋转，该转速V0为指定的整车旋转速度。

【技术特征摘要】
1.一种多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，转向架转至指定角度，通过控制每个行走轮的速度与方向实现围绕底盘中心布置的转向架转至一定角度，该角度为转向架的中轴线从水平旋转至相切于转向架中心到底盘中心所作圆位置；步骤2，通过角度传感器读取转向架的实际角度，当每个转向架均转动到达指定角度的有效偏差范围内，停止行走轮转动，进行AGV整车的原地转向控制；步骤3，再次启动行走轮转动，并实时调整每个转向架上的两个行走轮的速度，控制转向架中心保持不变的角度并以相等的转速(记为V0)进行旋转，该转速V0为指定的整车旋转速度。2.根据权利要求1所述的多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法，其特征在于，所述步骤1中转向架两端对称的行走轮转动方向相反。3.根据权利要求1所述的多轮差速转向AGV的原地旋转控制方法，其特征在于，所述步骤3中，对于实时调整每个转向架上的两个行走轮的速度的具体方法为：对每个转向架，分别给定系数kn，其kn值大小与每个转向架角度传感器检测到的实际角度相对指定角度的偏差线性相关，其取值范围为0-2之间，转向架指定角度为αn，转向架当前实际角度为α，偏差角度为β，则有：β＝α-αn，限制β范围为-10°至+10°则有下述公式：β＝limit(-10，β，10)，(β-(-10))/(10-(-10))＝(kn-0)/(2-0)，kn＝β/10+1Vn1＝V0×knVn2＝V0×(2-kn)(Vn1+Vn2)/2＝V0，其中，Vn1为编号n号转向架上一个行走轮的修正速度，Vn2为编号n号转向架上另一个行走轮的修正速度；根据当前实际角度与指定角度的差值，按以上公式实时计算转向轮Vn1与Vn2的速度，通过PLC对电...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹攀，袁志勇，王希翼，
申请(专利权)人：湖南驰众机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43