CN105974924A - Agv小车自适应导航方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种AGV小车自适应导航方法及系统，包括建立原始数据库，对AGV小车运行过程中的行走距离及AGV小车的左、右轮差速比进行采样；及左、右轮差速比信息传输至原始数据库，原始数据库将接受的信息与正常行驶的AGV小车的左、右轮差速比进行比对，发出故障报警信号，且将差值信号发送至处理模块，处理模块接收差值信号后进行处理，并发出信号至控制单元，控制单元发出控制信号用于调节AGV小车的左、右轮速度，从而实现AGV小车自适应调整，或者检修操作。
Description
技术领域
本发明涉及AGV小车技术领域，具体涉及一种AGV小车自适应导航方法及系统。
背景技术
AGV自动导航小车是一种能够在调度系统或者人工指令的情况下，自动完成货物装卸和输送的只能运输设备，因此AGV自动导航小车广泛应用在物流分拣仓库中，目前业内的出现的AGV导航控制系统主要由磁导引、惯性导引、激光导引等方式，其中惯性导引、激光导引的方式由于抗外界干扰能力较弱，远没有磁导引应用广泛。
目前已经应用的磁导引AGV小车运行的方式有多种，每种磁导引方式对应的磁导航传感器的结构各具特点，比如单排扫描方式、前后两排方式、多个阵列式以及“T”型方式等等，上述的磁导引方式作用也仅仅是提高了导航过程中的扫描精度。然而实际的AGV小车应用的工况环境相当恶劣，AGV小车在长期运行中受到诸多因素的影响，从而造成AGV小车运行不稳定，甚至无法正常运行。AGV小车在实际运行的过程中，磁轨因为踩踏而造成破损、断裂、弯曲变形，磁轨因为外界影响造成磁性减弱、消磁，AGV小车动力轮磨损、粘结异物，AGV小车电机齿轮磨损造成左右轮速差异等等问题。受到上述诸多问题的困扰，容易造成AGV小车运行不稳定或者无法运行。
发明内容
本发明的目的是：提供一种AGV小车自适应导航方法及系统，能够自动实施对AGV小车运行轨迹的调节，确保AGV小车运行的稳定性。
为实现上述目的，AGV小车自适应导航方法采用的技术方案是：
方法包括如下步骤：
a)、建立原始数据库，所述原始数据库用于记录AGV小车在轨道上正常运行时行走距离L以及行走距离所在位置对应的AGV小车的左、右轮差速比A；
b)、计算AGV小车行走距离L1；
c)、对AGV小车运行过程中的行走距离L1及AGV小车的左、右轮差速A1比进行采样；
c)、将采样后的AGV小车运行过程中的行走距离L1及AGV小车的左、右轮差速比A1信息传输至原始数据库，原始数据库将接受的信息与AGV小车正常运行时行走距离L以及行走距离所在位置对应的AGV小车的左、右轮差速比A进行比对，并作出如下判断：
采样的AGV小车运行过程中的行走距离L1与正常运行时行走距离L相同的情况下，采样的AGV小车的左、右轮差速比A1与正常运行时的AGV小车的左、右轮差速比A差值小于或等于设定的阈值f时，则重复步骤b至c；
采样的AGV小车运行过程中的行走距离L1与正常运行时行走距离L相同的情况下，采样的AGV小车的左、右轮差速比A1与正常运行时的AGV小车的左、右轮差速比A差值大于设定的阈值f时，则发出故障报警信号，且将差值信号发送至处理模块，处理模块接收差值信号后进行处理，并发出信号至控制单元，控制单元发出控制信号用于调节AGV小车的左、右轮速度。
本发明还存在以下特征：
所述步骤b中，AGV小车行走距离L的计算方法如下：
首先，在AGV小车的左、右轮上设置有旋转编码器；
然后测量左、右轮的周长；
得出行走距离
其中，C为左、右轮的周长，P为旋转编码器的脉冲数，ΔP为转动周期脉冲数。
所述步骤a中，原始数据库包括二维坐标系，其中横坐标为AGV小车正常运行时行走距离L，纵坐标为AGV小车正常行驶的左、右轮差速比A，AGV小车在在轨道上正常行驶一圈得出二维坐标图；
建立以AGV小车运行过程中的行走距离L1为横坐标及以AGV小车的左、右轮差速A1为纵坐标的二维坐标图；
在原始数据库包括二维坐标系中选取多段样本点集合yi,在AGV小车运行过程中建立的二维坐标系中选取多段样本点集合xi,通过在两个坐标系中选取的多段样本，计算两个坐标系中的离散度差值其中，N表示取样的样本数量，然后根据计算的离散度差值σ与阈值f进行比较；如若σ＞f，则发出故障报警信号，且将差值信号发送至处理模块，处理模块接收差值信号后进行处理，并发出信号至控制单元，控制单元发出控制信号用于调节AGV小车的左、右轮速度。
为实现上述目的，AGV小车自适应导航系统采用的技术方案是：
系统包括数据库服务器，数据库服务器包括用于记录AGV小车正常行驶的左、右轮速度以及根据AGV小车的轮速得出的AGV小车行驶的距离的原始数据库；
系统还包括设置在AGV小车左、右轮的轮速传感器，轮速传感器用于采集AGV小车左、右轮的轮速；
轮速传感器将采集的左、右轮的轮速信号发送至数据库服务器；
数据库服务器包括处理模块，处理模块接收轮速传感器将采集的左、右轮的轮速信号后进行处理、判断，并发出控制信号至控制单元，控制单元发出控制信号用于调节制AGV小车的左、右轮速度。
本发明还存在以下特征：
所述轮速传感器为设置在AGV小车左、右轮的旋转编码器，旋转编码器用于采集脉冲数及转动周期脉冲数信号。
与现有技术相比，本发明具备的技术效果为：通过建立AGV小车在正常行驶下的原始数据库，原始数据库用于作为比对的参考，AGV小车在行驶的过程中，实时采集左、右轮差速比数据，将采集的实时左、右轮差速比数据与原始数据库的正常情况下AGV小车的左、右轮差速比数据进行比较，如若大于设定的阈值时，可基本确定AGV小车在行驶过程中遇到了问题，或者是磁轨道的问题，或者是AGV小车的转轮问题，控制单元根据左、右轮差速比数据，调整AGV小车的左、右轮速度，使得AGV小车的左、右轮差速比落入正常行驶时的原始数据库内，从而实现AGV小车自适应调整，如若无法再短时间内实现自适应调整，则说明问题较为严重，从而需要进行报警，或者停止AGV小车，进行检修操作。
附图说明
图1是AGV小车自适应导航系统的控制结构图；
图2是AGV小车自适应导航方法的逻辑框图；
图3是本发明实施例中的一侧次取样周期示意图；
图4是原始数据库中AGV小车直线行走曲线图；
图5是原始数据库中AGV小车弯道行走曲线图；
图6是原始库中AGV小车完整一圈行走曲线图；
图7是本发明实施例中一次取样周期中AGV小车正常直线行走和受干扰直线行走对比曲线图；
图8是本发明实施例中一次取样周期中AGV小车正常弯道行走和受干扰弯道行走对比曲线图。
具体实施方式
结合图1至图8，对本发明作进一步地说明：
首先针对AGV小车自适应导航方法，进行详细的阐述：
AGV小车自适应导航方法，方法包括如下步骤：
a)、建立原始数据库10，所述原始数据库10用于记录AGV小车在轨道上正常运行时行走距离L以及行走距离所在位置对应的AGV小车的左、右轮差速比A；
b)、计算AGV小车行走距离L1；
c)、对AGV小车运行过程中的行走距离L1及AGV小车的左、右轮差速A1比进行采样；
c)、将采样后的AGV小车运行过程中的行走距离L1及AGV小车的左、右轮差速比A1信息传输至原始数据库10，原始数据库10将接受的信息与AGV小车正常运行时行走距离L以及行走距离所在位置对应的AGV小车的左、右轮差速比A进行比对，并作出如下判断：
采样的AGV小车运行过程中的行走距离L1与正常运行时行走距离L相同的情况下，采样的AGV小车的左、右轮差速比A1与正常运行时的AGV小车的左、右轮差速比A差值小于或等于设定的阈值f时，则重复步骤b至c；
采样的AGV小车运行过程中的行走距离L1与正常运行时行走距离L相同的情况下，采样的AGV小车的左、右轮差速比A1与正常运行时的AGV小车的左、右轮差速比A差值大于设定的阈值f时，则发出故障报警信号，且将差值信号发送至处理模块20，处理模块20接收差值信号后进行处理，并发出信号至控制单元30，控制单元30发出控制信号用于调节AGV小车的左、右轮速度。
通过建立AGV小车在正常行驶下的原始数据库10，原始数据库10用于作为比对的参考，AGV小车在行驶的过程中，实时采集左、右轮差速比数据，将采集的实时左、右轮差速比数据与原始数据库10的正常情况下AGV小车的左、右轮差速比数据进行比较，如若大于设定的阈值f时，可基本确定AGV小车在行驶过程中遇到了问题，或者是磁轨道的问题，或者是AGV小车的转轮问题，控制单元30根据左、右轮差速比数据，调整AGV小车的左、右轮速度，使得AGV小车的左、右轮差速比落入正常行驶时的原始数据库10内，从而实现AGV小车自适应调整，如若无法再短时间内实现自适应调整，则说明问题较为严重，从而需要进行报警，或者停止AGV小车，进行检修操作。
作为本发明的优选方案，为快速准确的确定AGV小车的运行位置，所述步骤b中，AGV小车行走距离L的计算方法如下：
首先，在AGV小车的左、右轮上设置有旋转编码器；
然后测量左、右轮的周长；
得出行走距离
其中，C为左、右轮的周长，P为旋转编码器的脉冲数，ΔP为转动周期脉冲数。
通过设置在左、右轮上设置有旋转编码器，从而可方便采集AGV小车的运行距离信号，进而确定位于该运行距离所在位置的AGV小车的左、右轮的旋转速度，进而确定AGV小车的左、右轮的差速比，方便实施对原始数据库10内所在行走距离对应的AGV小车的左、右轮的差速比进行比对，以确定AGV小车的运行过程中，是否出现故障。
所述步骤a中，原始数据库10包括二维坐标系，其中横坐标为AGV小车正常运行时行走距离L，纵坐标为AGV小车正常行驶的左、右轮差速比A，AGV小车在在轨道上正常行驶一圈得出二维坐标图；结合图4和图5，AGV小车在正常行驶过程中，磁轨道在运行的过程中会出现直线行驶和弯曲行驶的情况，在直线行驶的过程中，AGV小车的左、右轮差速比为1，在弯道行驶的过程中，由于AGV小车的左、右轮的转速不同，在不同的弯道区域不同，差速比一般在1到1.6之间，从而建立起AGV小车正常行驶的左、右轮差速比A，AGV小车在轨道上正常行驶一圈得出二维坐标图，用作比对，最后的而且坐标图如图6所示。
结合图7和图8，建立以AGV小车运行过程中的行走距离L1为横坐标及以AGV小车的左、右轮差速A1为纵坐标的二维坐标图；建立采样后的二维坐标图与AGV小车在轨道上正常行驶得出二维坐标图进行比对，从而可确定AGV小车的磨损情况。
为为进一步提高数据处理的精确度，结合图3所示，在原始数据库10包括二维坐标系中选取多段样本点集合yi,在AGV小车运行过程中建立的二维坐标系中选取多段样本点集合xi,通过在两个坐标系中选取的多段样本，计算两个坐标系中的离散度差值其中，N表示取样的样本数量，然后根据计算的离散度差值σ与阈值f进行比较；如若σ＞f，则发出故障报警信号，且将差值信号发送至处理模块20，处理模块20接收差值信号后进行处理，并发出信号至控制单元30，控制单元30发出控制信号用于调节AGV小车的左、右轮速度。
下面给出AGV小车在行驶的过程中，AGV系统问题的判断表格，以及对应的调整方式：
上述的自适应调整方式采用PID算法进行调整行走控制系数，改变左、右轮的差速比，用来弥补误差。
下面针对AGV小车自适应导航系统，进行介绍：
结合图1所示，系统包括数据库服务器40，数据库服务器40包括用于记录AGV小车正常行驶的左、右轮速度以及根据AGV小车的轮速得出的AGV小车行驶的距离的原始数据库10；
系统还包括设置在AGV小车左、右轮的轮速传感器50，轮速传感器50用于采集AGV小车左、右轮的轮速；
轮速传感器50将采集的左、右轮的轮速信号发送至数据库服务器40；
数据库服务器40包括处理模块20，处理模块20接收轮速传感器50将采集的左、右轮的轮速信号后进行处理、判断，并发出控制信号至控制单元30，控制单元30发出控制信号用于调节AGV小车的左、右轮转速。
通过上述的轮速传感器50用来采集AGV小车的左、右轮转速信号，从而发送至数据库服务器40包括处理模块20，进而对速度进行判断，比对，从而可得到AGV小车是否出现故障，如若出现故障，需要对故障进行报警，然后通过处理模块20对左、右轮转速进行调整，进而使得AGV小车完成自适应导航，克服一半的困难。
所述轮速传感器50为设置在AGV小车左、右轮的旋转编码器，旋转编码器用于采集脉冲数及转动周期脉冲数信号。
Claims (6)
1.AGV小车自适应导航方法，其特征在于：方法包括如下步骤：
a)、建立原始数据库(10)，所述原始数据库(10)用于记录AGV小车在轨道上正常运行时行走距离L以及行走距离L所在位置对应的AGV小车的左、右轮差速比A；
b)、计算AGV小车行走距离L1；
c)、对AGV小车运行过程中的行走距离L1及AGV小车的左、右轮差速A1比进行采样；
c)、将采样后的AGV小车运行过程中的行走距离L1及AGV小车的左、右轮差速比A1信息传输至原始数据库(10)，原始数据库(10)将接受的信息与AGV小车正常运行时行走距离L以及行走距离所在位置对应的AGV小车的左、右轮差速比A进行比对，并作出如下判断：
采样的AGV小车运行过程中的行走距离L1与正常运行时行走距离L相同的情况下，采样的AGV小车的左、右轮差速比A1与正常运行时的AGV小车的左、右轮差速比A差值小于或等于设定的阈值f时，则重复步骤b至c；
采样的AGV小车运行过程中的行走距离L1与正常运行时行走距离L相同的情况下，采样的AGV小车的左、右轮差速比A1与正常运行时的AGV小车的左、右轮差速比A差值大于设定的阈值f时，则发出故障报警信号，且将差值信号发送至处理模块(20)，处理模块(20)接收差值信号后进行处理，并发出信号至控制单元(30)，控制单元(30)发出控制信号用于调节AGV小车的左、右轮速度。
2.根据权利要求1所述的AGV自适应导航方法，其特征在于：所述步骤b中，AGV小车行走距离L的计算方法如下：
首先，在AGV小车的左、右轮上设置有旋转编码器；
然后测量左、右轮的周长；
得出行走距离
其中，C为左、右轮的周长，P为旋转编码器的脉冲数，ΔP为转动周期脉冲数。
3.根据权利要求2所述的AGV自适应导航方法，其特征在于：所述步骤a中，原始数据库(10)包括二维坐标系，其中横坐标为AGV小车正常运行时行走距离L，纵坐标为AGV小车正常行驶的左、右轮差速比A，AGV小车在在轨道上正常行驶一圈得出二维坐标图；
建立以AGV小车运行过程中的行走距离L1为横坐标及以AGV小车的左、右轮差速 A1为纵坐标的二维坐标图。
4.根据权利要求3所述的AGV自适应导航方法，其特征在于：在原始数据库(10)包括二维坐标系中选取多段样本点集合yi,在AGV小车运行过程中建立的二维坐标系中选取多段样本点集合xi,通过在两个坐标系中选取的多段样本，计算两个坐标系中的离散度差值其中，N表示取样的样本数量，然后根据计算的离散度差值σ与阈值f进行比较；如若σ＞f，则发出故障报警信号，且将差值信号发送至处理模块(20)，处理模块(20)接收差值信号后进行处理，并发出信号至控制单元(30)，控制单元(30)发出控制信号用于调节AGV小车的左、右轮速度。
5.AGV小车自适应导航系统，其特征在于：系统包括数据库服务器(40)，数据库服务器(40)包括用于记录AGV小车正常行驶的左、右轮速度以及根据AGV小车的轮速得出的AGV小车行驶的距离的原始数据库(10)；
系统还包括设置在AGV小车左、右轮的轮速传感器(50)，轮速传感器(50)用于采集AGV小车左、右轮的轮速；
轮速传感器(50)将采集的左、右轮的轮速信号发送至数据库服务器(40)；
数据库服务器(40)包括处理模块(20)，处理模块(20)接收轮速传感器(50)将采集的左、右轮的轮速信号后进行处理、判断，并发出控制信号至控制单元(30)，控制单元(30)发出控制信号用于调节AGV小车的左、右轮速度。
6.根据权利要求5所述的AGV小车自适应导航系统，其特征在于：所述轮速传感器(50)为设置在AGV小车左、右轮的旋转编码器，旋转编码器用于采集脉冲数及转动周期脉冲数信号。
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