一种叉车AGV的路径跟踪控制方法及设备、存储介质技术

本发明专利技术公开了一种叉车AGV的路径跟踪控制方法及设备、存储介质，方法包括:通过驱动机构，确定左驱动轮的驱动速度、右驱动轮的驱动速度和转向轮的转角间的转化关系；建立在跟踪路径上的随动坐标系；建立叉车AGV在随动坐标系下的运动学方程；通过将路径跟踪问题转化为寻找有界控制输入量问题，根据运动学方程，计算得到目标角速度的控制量公式；设定目标线速度，利用设定目标线速度、转化关系和目标角速度的控制量公式，根据转向轮对应的驱动方式，计算对应的左驱动轮的驱动速度、右驱动轮的驱动速度和转向轮的目标转角。本发明专利技术针对设有两个驱动轮和一个转向轮的叉车AGV，提供一种简单可靠、通用性强且调试方便的路径跟踪控制方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种叉车AGV的路径跟踪控制方法及设备、存储介质


[0001]本专利技术涉及AGV控制
，特别涉及一种叉车AGV的路径跟踪控制方法及设备、存储介质。

技术介绍

[0002]在工业AGV中，叉车AGV已成为一种被广泛使用的无人驾驶搬运设备。当前市面上的叉车AGV大部分都是单舵轮结构，即由一个兼具行驶和转向功能的驱动单元，及若干仅起到支撑或平衡作用的无动力的定向轮或万向轮构成。该类叉车AGV由于轮径较小且多使用聚氨酯包胶轮，因此主要应用于室内搬运。
[0003]由两个独立驱动的定向轮和一个仅有转向功能的转向轮构成驱动单元，其轮子为橡胶轮。使用该驱动单元的叉车AGV，主要用于室外搬运。目前关于该类叉车AGV路径跟踪控制的研究较少，而传统单舵轮结构叉车AGV的跟踪控制方法不适用于该类叉车AGV。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种叉车AGV的路径跟踪控制方法及设备、存储介质，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]本专利技术解决其技术问题的解决方案是：提供一种叉车AGV的路径跟踪控制方法及设备、存储介质。
[0006]根据本专利技术的第一方面的实施例，提供了一种叉车AGV的路径跟踪控制方法，包括以下步骤：
[0007]通过左驱动轮、右驱动轮和转向轮构成的驱动机构，确定左驱动轮的驱动速度、右驱动轮的驱动速度和转向轮的转角之间的转化关系；
[0008]获取叉车AGV的跟踪路径，建立全局坐标系，根据在所述全局坐标系下叉车AGV的姿态，建立在跟踪路径上的随动坐标系；
[0009]根据所述随动坐标系，获取当前叉车AGV与跟踪路径之间的距离偏差和角度偏差，并将叉车AGV的目标线速度和目标角速度作为输入控制量，建立叉车AGV在随动坐标系下的运动学方程；
[0010]通过将叉车AGV的路径跟踪问题转化为寻找有界控制输入量问题，根据所述运动学方程，计算得到所述目标角速度的控制量公式；
[0011]设定所述目标线速度，利用设定所述目标线速度、转化关系和目标角速度的控制量公式，根据转向轮对应的驱动方式，计算对应的左驱动轮的驱动速度、右驱动轮的驱动速度和转向轮的目标转角。
[0012]进一步，所述转化关系的确定过程具体包括：
[0013]所述驱动机构由转向轮设于叉车AGV的中轴线上，所述左驱动轮与右驱动轮之间的直线距离的中点与所述中轴线重合构成；
[0014]根据所述驱动机构和刚体运动约束条件，得到左驱动轮的驱动速度v
L
、右驱动轮
的驱动速度v
R
和转向轮的转角φ之间的转化关系：
[0015],
[0016]其中，L为所述转向轮至所述直线距离的中点的距离，D为所述左驱动轮的轮心至右驱动轮的轮心的轮距。
[0017]进一步，所述建立在所述跟踪路径上的随动坐标系具体包括：
[0018]建立全局坐标系XOY，选取所述直线距离的中点为AGV参考点；
[0019]获取叉车AGV的跟踪路径C，将所述AGV参考点在跟踪路径C上的正交投影点设为原点
[0020]根据所述原点建立随动坐标系其中，i轴与原点在跟踪路径C上的切线重合且方向相同，由i轴逆时针旋转90
°
获得j轴。
[0021]进一步，所述叉车AGV在随动坐标系下的运动学方程建立过程具体包括：
[0022]获取当前叉车AGV与跟踪路径C之间的距离偏差d
e
和角度偏差θ
e
；
[0023]根据所述距离偏差d
e
和角度偏差θ
e
，将叉车AGV的目标线速度v和目标角速度ω为输入控制量，建立在随动坐标系下运动学方程：
[0024],
[0025]其中，s为叉车AGV在跟踪路径C上的行驶距离，k为随动坐标系的原点处的曲率。
[0026]进一步，将叉车AGV的路径跟踪问题转化为寻找有界控制输入量[v,ω]T
问题；
[0027]引入新控制量[u1,u2]T
替换[v,ω]T
，引入新状态变量[z1,z2,z3]T
替换[s,d
e
,θ
e
]T
，令
[0028],
[0029]将所述运动学方程转化为三维链式系统：
[0030][0031]取z2、z3构成二阶子系统，设定比例反馈，根据所述比例反馈将二阶子系统收敛：
[0032]根据所述比例反馈、运动学方程、三维链式系统和z3＝(1
‑
d
e
k)tanθ
e
，得到所述目标角速度的控制量公式：
[0033][0034]进一步，所述对应的左驱动轮的驱动速度、右驱动轮的驱动速度和转向轮的转角
计算过程具体包括：
[0035]当所述对应的驱动方式为电机驱动时，根据设定所述目标线速度和目标角速度的控制量公式，计算得到目标角速度；
[0036]根据所述目标角速度ω、轮距D和所设目标线速度v，通过第一速度计算公式：
[0037],
[0038]得到左驱动轮的驱动速度v
L
和右驱动轮的驱动速度v
R
；
[0039]根据左驱动轮的驱动速度v
L
和右驱动轮的驱动速度v
R
，利用所述转化关系，计算得到转向轮的目标转角φ。
[0040]进一步，所述对应的左驱动轮的驱动速度、右驱动轮的驱动速度和转向轮的转角计算过程具体还包括：
[0041]当所述对应的驱动方式为液压驱动时，根据设定所述目标线速度和目标角速度的控制量公式，计算得到目标角速度；
[0042]根据所述目标角速度ω、距离L和所设目标线速度v，通过目标转角计算公式：
[0043],
[0044]计算得到所述转向轮的目标转角φ；
[0045]实时获取所述转向轮的转角φ
s
，根据所述转角φ
s
、轮距D、距离L和设定所述目标线速度v，通过第二速度计算公式：
[0046],
[0047]得到左驱动轮的驱动速度v
L
和右驱动轮的驱动速度v
R
。
[0048]根据本专利技术的第二方面的实施例，提供了一种电子设备，包括：
[0049]存储器，用于存储程序；处理器，用于执行所述存储器存储的程序，当所述处理器执行所述存储器存储的程序时，所述处理器用于执行如第一方面中任一项所述的一种叉车AGV的路径跟踪控制方法。
[0050]根据本专利技术实施例的第三方面的实施例，提供了一种存储介质，包括：存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如第一方面中任一项所述的一种叉车AGV的路径跟踪控制方法。
[0051]本专利技术的有益效果是：本专利技术针对设有两个驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叉车AGV的路径跟踪控制方法，其特征在于，包括：通过左驱动轮、右驱动轮和转向轮构成的驱动机构，确定左驱动轮的驱动速度、右驱动轮的驱动速度和转向轮的转角之间的转化关系；获取叉车AGV的跟踪路径，建立全局坐标系，根据在所述全局坐标系下叉车AGV的姿态，建立在跟踪路径上的随动坐标系；根据所述随动坐标系，获取当前叉车AGV与跟踪路径之间的距离偏差和角度偏差，并将叉车AGV的目标线速度和目标角速度作为输入控制量，建立叉车AGV在随动坐标系下的运动学方程；通过将叉车AGV的路径跟踪问题转化为寻找有界控制输入量问题，根据所述运动学方程，计算得到所述目标角速度的控制量公式；设定所述目标线速度，利用设定所述目标线速度、转化关系和目标角速度的控制量公式，根据转向轮对应的驱动方式，计算对应的左驱动轮的驱动速度、右驱动轮的驱动速度和转向轮的目标转角。2.根据权利要求1所述的一种叉车AGV的路径跟踪控制方法，其特征在于，所述转化关系的确定过程具体包括：所述驱动机构由转向轮设于叉车AGV的中轴线上，所述左驱动轮与右驱动轮之间的直线距离的中点与所述中轴线重合构成；根据所述驱动机构和刚体运动约束条件，得到左驱动轮的驱动速度v
L
、右驱动轮的驱动速度v
R
和转向轮的转角φ之间的转化关系：,其中，L为所述转向轮至所述直线距离的中点的距离，D为所述左驱动轮的轮心至右驱动轮的轮心的轮距。3.根据权利要求2所述的一种叉车AGV的路径跟踪控制方法，其特征在于，所述建立在所述跟踪路径上的随动坐标系具体包括：建立全局坐标系XOY，选取所述直线距离的中点为AGV参考点；获取叉车AGV的跟踪路径C，将所述AGV参考点在跟踪路径C上的正交投影点设为原点根据所述原点建立随动坐标系其中，轴与原点在跟踪路径C上的切线重合且方向相同，由i轴逆时针旋转90
°
获得轴。4.根据权利要求1所述的一种叉车AGV的路径跟踪控制方法，其特征在于，所述叉车AGV在随动坐标系下的运动学方程建立过程具体包括：获取当前叉车AGV与跟踪路径C之间的距离偏差d
e
和角度偏差θ
e
；根据所述距离偏差d
e
和角度偏差θ
e
，将叉车AGV的目标线速度v和目标角速度ω为输入控制量，建立在随动坐标系下运动学方程：
,其中，s为叉车AGV在跟踪路径C上的行驶距离，k为随动坐标系的原点处的曲率。5.根据权利要求4所述的一种叉车AGV的路径跟踪控制方法，其特征在于，所述目标角速度的控制量公式获得过程具体包括：将叉车AGV的路径跟踪问题转化为寻找有界控制输入量[v,ω]
T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶茂林，吴伟健，
申请(专利权)人：广东嘉腾机器人自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：