CN105737838A - 一种agv路径跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于AGV控制方法领域，具体为一种AGV路径跟踪方法，包括以下步骤：(a)在AGV的导航装置内建立路径地图，路径地图包括若干路径点，以及由路径点拟合得出的基础路径曲线；(b)AGV的驱动模块驱动AGV沿基础路径曲线行进；(c)AGV内的修正模块提取当前路径点和下一个路径点，根据当前路径点和下一个路径点拟合出实时路径曲线；(d)AGV的定位模块确定AGV的位置，以当前位置确定导航点，以导航点为圆心建立半径为R的跟踪圆，跟踪圆中，沿AGV行进方向±D范围内的圆弧为有效圆弧，所述有效圆弧与实时路径曲线的交点为行进目标点；(e)AGV修正模块导引AGV朝向行进目标点运行。本发明提供的路径跟踪方法，AGV行走路径直接朝向行进目标点，运行线路短。

Description

一种AGV路径跟踪方法

技术领域

本发明属于AGV控制方法领域，具体为一种AGV路径跟踪方法。

背景技术

现有的AGV路径跟踪方法，一般是根据AGV所需运行的轨迹，设定轨迹曲线，然后AGV的导航装置导引AGV沿轨迹曲线行进。随着AGV不断地行进，AGV行进的误差会不断地积累，AGV会逐渐偏离预定轨迹。所以技术人员需要为此类AGV导航方式搭配一种误差修正方法，以确保AGV能准确的按预设的轨迹行进。

但现有的修正方法，是通过准确地把AGV准确的带回预设的轨迹曲线上，从而使AGV能准确地到达目标位置。虽然该种方法能使AGV运行更准确，但每一次修正AGV的运行方向都朝向预设的轨迹曲线，而目标位置的实际方向与AGV朝向轨迹运行的方向之间存在一定的夹角。因此，现有的修正方法，不可避免的会降低AGV朝目标点行进的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种行进效率高，能准确到达目标位置的AGV路径跟踪方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：AGV路径跟踪方法，包括以下步骤：

(a)在AGV的导航装置内建立路径地图，所述路径地图包括若干路径点，以及由路径点拟合得出的基础路径曲线；

(b)AGV内的驱动模块驱动AGV沿基础路径曲线行进；

(c)AGV内的修正模块提取当前路径点和下一个路径点，根据当前路径点和下一个路径点拟合出实时路径曲线；

(d)AGV的定位模块确定AGV当前的位置，以当前位置确定导航点，以导航点为圆心建立半径为R的跟踪圆，所述跟踪圆中，沿AGV行进方向±D范围内的圆弧为有效圆弧，所述有效圆弧与实时路径曲线的交点为行进目标点，D∈[0°,180°]；

(e)AGV修正模块导引AGV朝向行进目标点运行。

本发明提供的路径跟踪方法，当AGV偏离了基础路径曲线时，利用跟踪圆和实施路径曲线的结合选取行进目标点，使AGV行走的路径直接朝向行进目标点，运行线路短。因此，与现有技术相比，本发明具有行进效率高，能准确到达目标位置的优点。

优选的，沿AGV行进方向±D范围内的圆弧为有效圆弧，D∈[0°,90°]。

所述步骤(c)提取当前路径点和下一个路径点的方法有以下两种：

第一种：路径地图还包括两个相邻的路径点之间的拟合得出的基础路径曲线支路，所有基础路径曲线支路组合得出的基础路径曲线；

当导航装置建立跟踪圆时，基础路径曲线与有效圆弧交点所在的基础路径曲线支路两端的路径点分别为前路径点和下一个路径点，根据路径地图区分前路径点和下一个路径点。所述基础路径曲线与跟踪圆的交点多于1个时，选取在基础路径曲线上位置更远的交点，作为提取路径点的参考点。该种方法与一般定位、提取路径点的方法相比，准确性更高。

第二种：将所述路径点排序，AGV的定位模块根据AGV的前进方向，提取出AGV前进方向的最近路径点和后一个路径点分别为当前路径点和下一个路径点。该种提取路径点的方法简单，便于执行。

优选的，所述步骤(e)修正模块驱动AGV朝向行进目标点运行的方法如下：

修正模块建立实时路径地图，在实时路径地图中建立直角坐标系，所述AGV车体与X轴方向的夹角为车体航向角α，行进目标点和导航点的连线与X轴方向的夹角为偏向角α’,将α’和α相减得出舵机转向的偏差角为β，根据偏差角β调整舵机转向，导引AGV朝行进目标点运行。通过对比α’和α直接得出偏差角β，便于舵机执行动作，使调节更迅速。

优选的，得出偏差角β后，对偏差角β进行PID运算得到β’，舵机转动β’，导引AGV朝行进目标点运行。采用PID运算，使AGV转向更准确。

优选的，偏向角α’可由以下方式得出：

根据修正模块建立的直角坐标系，得出导航点的坐标位置(a，b)和行进目标点的位置坐标(x_g，y_g), ${\mathrm{\α}}^{,}=\arctan \frac{y_g-b}{x_g-a}.$

优选的，所述步骤(c)、(d)、(e)为路径修正步骤，所述路径修正步骤执行频率T，T∈(1Hz,1000Hz)。

优选的，AGV的行进速度为V，R和V成正比关系。当速度高时；跟踪圆半径大，当速度低时跟踪圆半径小。这样能够在高速保证稳定性，低速时保证精度。

优选的，所述导航点的位置为AGV两侧后轮之间的中点的实时位置，AGV前进和后退时都选用该位置作为导航点，使AGV的定位更准确；当AGV为叉车式AGV时，举升臂位于AGV的前部，后轮之间的中点与举升臂的位置较远，减少举升臂运放物品对定位造成的影响。

附图说明

图1为本发明提供的AGV路径跟踪方法的流程框图，

图2为本发明提供的AGV路径跟踪方法的执行模拟图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

参见图1至图2，一种AGV路径跟踪方法，包括以下步骤：

(a)在AGV的导航装置内建立路径地图，所述路径地图包括若干路径点a,记录为a₁，a₂……a_n，以及由路径点a拟合得出的基础路径曲线；

(b)AGV内的驱动模块驱动AGV沿基础路径曲线行进；

(c)AGV内的修正模块提取当前路径点a_i和下一个路径点a_i+1，根据当前路径点a_i和下一个路径点a_i+1拟合出实时路径曲线S,i∈[1，n]；

(d)AGV的定位模块确定AGV当前的位置，以当前位置确定导航点m1，以导航点m1为圆心建立半径为R的跟踪圆W，所述跟踪圆W中，沿AGV行进方向±90°范围内的圆弧为有效圆弧W’，即在AGV行进方向顺时针偏转90°和逆时针偏转90°的范围内为有效圆弧，所述有效圆弧W’与实时路径曲线的交点为行进目标点m2；图中直线L为垂直于AGV行进方向的直线，直线L与跟踪圆W交点为交点Q和交点P，W’为弧PQ。

(e)AGV修正模块导引AGV朝向行进目标点运行。

本发明提供的路径跟踪方法，当AGV偏离了基础路径曲线时，利用跟踪圆W和实施路径曲线S的结合选取行进目标点m2，使AGV行走的路径直接朝向行进目标点m2，运行线路短。因此，与现有技术相比，本发明具有行进效率高，能准确到达目标位置的优点。

所述步骤(c)提取当前路径点m1和下一个路径点m2的方法有以下两种：

第一种：两个相邻的路径点a之间的拟合得出的基础路径曲线支路，所有基础路径曲线支路组合得出的基础路径曲线；

基础路径曲线与有效圆弧W’交点所在的基础路径曲线支路两端的路径点a分别为前路径点m1和下一个路径点m2，根据路径地图区分前路径点m1和下一个路径点m2。所述基础路径曲线与跟踪圆W的交点多于1个时，选取在基础路径曲线上位置更远的交点，作为提取路径点a的参考点。该种方法与一般定位、提取路径点a的方法相比，准确性更高。

第二种：AGV的定位模块根据AGV的前进方向，提取出AGV前进方向的最近路径点a和后一个路径点a分别为当前路径点m1和下一个路径点m2。该种提取路径点的方法简单，便于执行。

优选的，所述步骤(e)修正模块驱动AGV朝向行进目标点运行的方法如下：

修正模块建立实时路径地图，在实时路径地图中建立直角坐标系，所述AGV车体与X轴方向的夹角为车体航向角α，行进目标点m2和导航点m1的连线与X轴方向的夹角为偏向角α’,将α’和α相减得出舵机转向的偏差角为β，对偏差角β进行PID运算得到β’，舵机转动β’，即舵机实际转向β’(β’图中未示)，导引AGV朝行进目标点m2行进。通过对比α’和α直接得出舵轮朝行进目标点m2行进的正确转角，便于舵机执行动作，使调节更迅速。

优选的，偏向角α’可由以下方式得出：

根据修正模块建立的直角坐标系，得出导航点m1的坐标位置(a，b)和行进目标点m2的位置坐标(x_g，y_g), ${\mathrm{\α}}^{,}=\arctan \frac{y_g-b}{x_g-a}.$

优选的，所述步骤(c)、(d)、(e)为路径修正步骤，所述路径修正步骤执行频率T，T∈(1Hz,1000Hz)。

优选的，AGV的行进速度为V，R和V成正比关系。当速度高时；跟踪圆W半径大，当速度低时跟踪圆W半径小。这样能够在高速保证稳定性，低速时保证精度。

优选的，所述导航点m1的位置为AGV两侧后轮之间的中点的实时位置，AGV前进和后退时都选用该位置作为导航点m1，使AGV的定位更准确；当AGV为叉车式AGV时，举升臂位于AGV的前部，后轮之间的中点与举升臂的位置较远，减少举升臂运放物品对定位造成的影响。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种AGV路径跟踪方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)在AGV的导航装置内建立路径地图，所述路径地图包括若干路径点，以及由路径点拟合得出的基础路径曲线；

(b)AGV内的驱动模块驱动AGV沿基础路径曲线行进；

(c)AGV内的修正模块提取当前路径点和下一个路径点，根据当前路径点和下一个路径点拟合出实时路径曲线；

(d)AGV的定位模块确定AGV当前的位置，以当前位置确定导航点，以导航点为圆心建立半径为R的跟踪圆，所述跟踪圆中，沿AGV行进方向±D范围内的圆弧为有效圆弧，所述有效圆弧与实时路径曲线的交点为行进目标点，D∈[0°,180°]；

(e)AGV修正模块导引AGV朝向行进目标点运行。

2.根据权利要求1所述的一种AGV路径跟踪方法，其特征在于：沿AGV行进方向±D范围内的圆弧为有效圆弧，D∈[0°,90°]。

3.根据权利要求1或2所述的一种AGV路径跟踪方法，其特征在于：所述步骤(c)提取当前路径点和下一个路径点的方法如下：

路径地图还包括两个相邻的路径点之间的拟合得出的基础路径曲线支路，所有基础路径曲线支路组合得出的基础路径曲线；

当导航装置建立跟踪圆时，基础路径曲线与有效圆弧交点所在的基础路径曲线支路两端的路径点分别为前路径点和下一个路径点，根据路径地图区分前路径点和下一个路径点。

4.根据权利要求1或2所述的一种AGV路径跟踪方法，其特征在于：所述步骤(c)提取当前路径点和下一个路径点的方法如下：

将所述路径点排序，AGV的定位模块根据AGV的前进方向，提取出AGV前进方向的最近路径点和后一个路径点分别为当前路径点和下一个路径点。

5.根据权利要求1或2所述的一种AGV路径跟踪方法，其特征在于：所述步骤(e)修正模块驱动AGV朝向行进目标点运行的方法如下：

修正模块建立实时路径地图，在实时路径地图中建立直角坐标系，所述AGV车体与X轴方向的夹角为车体航向角α，行进目标点和导航点的连线与X轴方向的夹角为偏向角α’,将α’和α相减得出舵机转向的偏差角为β，根据偏差角β调整舵机转向，导引AGV朝行进目标点运行。

6.根据权利要求5所述的一种AGV路径跟踪方法，其特征在于：得出偏差角β后，对偏差角β进行PID运算得到β’，舵机转动β’，导引AGV朝行进目标点运行。

7.根据权利要求5所述的一种AGV路径跟踪方法，其特征在于：偏向角α’可由以下方式得出：

根据修正模块建立的直角坐标系，得出导航点的坐标位置(a，b)和行进目标点的位置坐标(x_g，y_g), ${\mathrm{\α}}^{,}=\arctan \frac{y_g-b}{x_g-a}.$

8.根据权利要求1或2所述的一种AGV路径跟踪方法，其特征在于：所述步骤(c)、(d)、(e)为路径修正步骤，所述路径修正步骤执行频率T，T∈(1Hz,1000Hz)。

9.根据权利要求1或2所述的一种AGV路径跟踪方法：AGV的行进速度为V，R和V成正比关系。

10.根据权利要求1或2所述的一种AGV路径跟踪方法：所述导航点的位置为AGV两侧后轮之间的中点的实时位置。