CN108803611B - 一种寻迹控制方法、装置及行走机构 - Google Patents

一种寻迹控制方法、装置及行走机构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种寻迹控制方法、装置及行走机构，涉及机械领域。寻迹控制方法包括计算偏差参数；依据偏差参数调整舵机的与偏差参数对应的目标参数，使舵机按照预设轨迹运动，其中目标参数为舵机的运动状态参数。本发明提供的寻迹控制方法能够提高目标参数的调整精度。

Description

一种寻迹控制方法、装置及行走机构
技术领域
本发明涉及机械领域，具体而言，涉及一种寻迹控制方法、装置及行走机构。
背景技术
当今世界制造业发展越来越面临着人力成本不断上升、生产效率不断提高等严峻问题，因此，提高设备自动化程度，减少不必要的人力资源浪费是必然的发展趋势。同时随着自动化生产和智能制造理念日益受到制造企业的重视，物流自动化技术也在向高速化、智能化、柔性化的方向发展。
采用人工搬运、举升卷膜存在的效率低、劳动强度大、安全性不高等问题，设计了一种用于托举大型工件具有前进、后退、左平移和右平移的双舵轮举升式行走机构，利用该行走机构取代人工搬运生产完成和待加工的卷膜，从而降低了工人的劳动强度，提高了装配的难度和效率，生产的安全和质量也得到了更大的保障。
目前市面行走机构精度较低，无法按照预设轨迹进行行走。
发明内容
本发明的目的在于提供一种寻迹控制方法，能够提高目标参数的调整精度。
本发明的目的在于提供一种寻迹控制装置，能够提高目标参数的调整精度。
本发明的目的在于提供一种行走机构，能够提高目标参数的调整精度。
本发明提供一种技术方案：
一种寻迹控制方法，用于调整行走机构的运动轨迹，所述行走机构上设置有舵机，所述舵机用于驱动所述行走机构运动，所述寻迹控制方法包括：
计算偏差参数；
依据所述偏差参数调整所述舵机的与所述偏差参数对应的目标参数，使所述舵机按照预设轨迹运动，其中所述目标参数为舵机的运动状态参数。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述计算偏差参数的步骤包括：
计算磁寻迹传感器上多个磁寻迹的接通总和，其中，所述磁寻迹传感器设置在所述行走机构上；
计算多个磁寻迹点的偏移总和；
依据所述偏移总和及所述接通总和计算所述偏差参数。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述计算磁寻迹传感器上多个磁寻迹的接通总和的步骤包括：
检测每个所述磁寻迹点的接通状态，并计数；
累积多个所述磁寻迹点的计数值得到所述接通总和。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，依据以下公式计算所述偏差参数：
Figure GDA0003224735410000031
其中，Psum(t)为偏移总和，Ssum(t)为接通总和，Err(t)为偏差参数。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述依据所述偏差参数调整舵机的与所述偏差参数对应的目标参数的步骤包括：
依据所述偏差参数计算放大倍数；
依据所述偏差参数及所述放大倍数调整所述目标参数。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述依据所述偏差参数计算放大倍数的步骤包括：
计算模糊偏差参数；
依据所述模糊偏差参数拟合所述放大倍数。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述计算模糊偏差参数的步骤包括：
检测所述舵机的实时运动参数；
依据所述偏差参数及实时运动参数计算所述模糊偏差参数。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述依据所述偏差参数及所述放大倍数调整所述目标参数的步骤包括：依据以下公式计算所述目标参数：
QW(t)＝Err(t)×K(t)
其中，QW(t)为目标参数，Err(t)为偏差参数，K(t)为放大倍数。
一种寻迹控制装置，用于调整行走机构的运动轨迹，所述行走机构上设置有舵机，所述舵机用于驱动所述行走机构运动，所述寻迹控制装置包括：
偏差参数计算模块，用于计算偏差参数；
目标参数调整模块，用于依据所述偏差参数调整所述舵机的与所述偏差参数对应的目标参数，使所述舵机按照预设轨迹运动，其中所述目标参数为舵机的运动状态参数。
一种行走机构，所述行走机构上设置有舵机，所述舵机用于驱动所述行走机构运动，包括：
存储器；
处理器；以及
寻迹控制装置，所述寻迹控制装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模块，所述寻迹控制装置包括：
偏差参数计算模块，用于计算偏差参数；
目标参数调整模块，用于依据所述偏差参数调整所述舵机的与所述偏差参数对应的目标参数，使所述舵机按照预设轨迹运动，其中所述目标参数为舵机的运动状态参数。
本发明提供的寻迹控制方法、装置及行走机构的有益效果是：寻迹控制方法包括计算偏差参数；依据偏差参数调整舵机的与偏差参数对应的目标参数，使舵机按照预设轨迹运动，其中目标参数为舵机的运动状态参数。本发明提供的寻迹控制方法能够提高目标参数的调整精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例一提供的寻迹控制方法的流程图。
图2为本发明实施例一提供的寻迹控制方法的步骤S100的子步骤的流程图。
图3为本发明实施例一提供的寻迹控制方法的步骤S110的子步骤的流程图。
图4为本发明实施例一提供的寻迹控制方法的步骤S200的子步骤的流程图。
图5为本发明实施例一提供的寻迹控制方法的步骤S210的子步骤的流程图。
图6为本发明实施例一提供的寻迹控制方法的步骤S212的子步骤的流程图。
图7为本发明实施例二提供的寻迹控制装置的组成框图。
图8为本发明实施例二提供的寻迹控制装置的偏差参数计算模块的组成框图。
图9为本发明实施例二提供的寻迹控制装置的偏差参数计算模块的接通总和计算模块的组成框图。
图10为本发明实施例二提供的寻迹控制装置的目标参数调整模块的组成框图。
图11为本发明实施例二提供的寻迹控制装置的目标参数调整模块的放大模块的组成框图。
图12为本发明实施例二提供的寻迹控制装置的目标参数调整模块的放大模块的模糊偏差参数计算模块的组成框图。
图标：10-寻迹控制装置；100-偏差参数计算模块；110-接通总和计算模块；112-计数模块；114-累积模块；120-偏移总和计算模块；130-偏差参数模块；200-目标参数调整模块；210-放大模块；212-模糊偏差参数计算模块；2122-检测模块；2124-模糊偏差参数模块；214-放大倍数计算模块；220-目标参数模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种寻迹控制方法及装置，应用于行走机构。行走机构可以是AGV小车、汽车、玩具车等。工程机械设备包括机体、存储器、处理器、外设接口以及寻迹控制装置，存储器和处理器均安装于机体上，行走机构上设置有舵机，用于驱动行走机构行走。
存储器和处理器各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。寻迹控制装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器中或固化在服务器的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。处理器用于执行存储器中存储的可执行模块，例如寻迹控制装置所包括的软件功能模块及计算机程序等。
其中，存储器可以是，但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器用于存储程序以及语音数据，处理器在接收到执行指令后，执行程序。
处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
处理器将各种输入/输入装置耦合至处理器以及存储器。在一些实施例中，处理器以及存储器可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
外设接口将各种输入/输入装置耦合至处理器以及存储器。在一些实施例中，外设接口，处理器及存储器可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
实施例一
请参阅图1，本实施例提供了一种寻迹控制方法，本实施例提供的寻迹控制方法能够提高调整精度。
本实施例提供的寻迹控制方法用于调整行走机构的运动轨迹，可以调整行走机构的运动状态参数来调整行走机构的运动轨迹。
在本实施例中，运动状态参数包括角度及速度。
本实施例提供的寻迹控制方法可以实现直线寻迹及平移寻迹。
直线寻迹时，需要调整行走机构的速度至目标速度。当在平移寻迹时需要同时调整行走机构的速度至目标速度、行走机构的角度至目标角度。
具体步骤如下：
请参阅图1，步骤S100，计算偏差参数。
在本实施例中，先计算出行走机构运动过程中的偏差参数。控制直线寻迹时，只需计算出偏差角度。控制平移寻迹时，需要计算偏差角度及偏差速度。
请参阅图2，其中，步骤S100可以包括步骤S110、步骤S120及步骤S130。
步骤S110，计算磁寻迹传感器上多个磁寻迹点的接通总和。
在本实施例中，通过磁寻迹传感器来计算偏差参数。
磁寻迹传感器包括多个磁寻迹点，通过多个磁寻迹点之间的状态来计算偏差参数。
在本实施例中，磁寻迹传感器设置在行走机构上。
请参阅图3，其中步骤S110可以包括步骤S112及步骤S114。
步骤S112，检测每个磁寻迹点的接通状态，并计数。
在本实施例中，检测每个磁寻迹点的接通状态，当磁寻迹点处于接通状态时，计为1。当磁寻迹点处于不接通状态时，计为0。
步骤S114，累积多个磁寻迹点的计数值得到接通总和。
按照以下公式累加多个磁寻迹点的计数值得到接通总和。
Figure GDA0003224735410000112
其中，Ssum(t)为接通总和，n为磁寻迹点的总个数。
请继续参阅图2，步骤S120，计算多个磁寻迹点的偏移总和。
在本实施例中，在初始状态下，多个磁寻迹点位于中间的磁寻迹点为基准点，当磁寻迹传感器在工作状态下，检测位于中间的磁寻迹点与基准点之间的距离即为偏移总和。
步骤S130，依据偏移总和及接通总和计算偏差参数。
Figure GDA0003224735410000111
其中，Psum(t)为偏移总和，Ssum(t)为接通总和，Err(t)为偏差参数。
请继续参阅图1，步骤S200，依据偏差参数调整舵机的与偏差参数对应的目标参数，使舵机按照预设轨迹运动。其中，目标参数为舵机的运动状态参数。
在本实施例中，目标参数可以是目标速度及目标角度。
在进行直线寻迹时，依据偏差参数调整舵机的目标角度，使舵机按照预设轨迹运动。当进行平移寻迹时，依据偏差参数调整舵机的目标角度及目标速度，从而使舵机按照预设轨迹运动。
请参阅图4，其中，步骤S200可以包括步骤S210及步骤S220。
步骤S210，依据偏差参数计算放大倍数。
在本实施例中，依据偏差参数计算出与偏差参数匹配的放大倍数，使舵机能够快速回归至目标轨迹。
当舵机的速度较小时，增大放大倍数，当舵机速度较大时，减小放大倍数，使舵机能够快速回归至目标轨迹。
请参阅图5，其中，步骤S210可以包括步骤S212及步骤S214。
步骤S212，计算模糊偏差参数。
在本实施例中，计算出模糊偏差参数。
请参阅图5，其中步骤S212可以包括步骤S2122及步骤S2124。
步骤S2122，检测舵机的实时运动参数。
在本实施例中，实时运动参数包括实时角度及实时速度。进行直线寻迹时，检测实时角度。进行平移寻迹时，同时检测实时角度及实时速度。
步骤S2124，依据偏差参数及实时运动参数计算模糊偏差参数。
依据以下公式计算出模糊偏差参数：
ΔY(t)＝Err(t)-Y(t)
其中，△Y(t)为模糊偏差参数，Err(t)为偏差参数，Y(t)为实时运动参数。
当进行直线寻迹时，将实时角度带入到上述公式中，计算出模糊角度偏差。
当进行平移寻迹时，将实时速度带入到上述公式中，计算出模糊速度偏差。
请继续参阅图5，步骤S214，依据模糊偏差参数拟合放大倍数。
在本实施例中，采用最小二乘法拟合建立拟合模型，考虑到舵机的响应特性，磁寻迹传感器干扰等因数，按照以下方程进行拟合：
K(t)＝At2+Bt+C
其中K(t)为放大倍数，t为行走机构运动的时间，A、B、C分别为拟合常数。
拟合的方法按照偏差平方和最小原则，即：
Figure GDA0003224735410000131
其中K(ti)为拟合值，△Y(t)为实验数据。
请继续参阅图4，步骤S220，依据偏差参数及放大倍数调整目标参数。
QW(t)＝Err(t)×K(t)
其中，QW(t)为目标参数，Err(t)为偏差参数，K(t)为放大倍数。
在本实施例中，寻迹控制方法可以进行直线寻迹及平移寻迹，当进行直线寻迹时，实时运动参数为实时角度，依次执行步骤S100-步骤S22完成一次寻迹。当进行平移寻迹时，分别进行速度及角度的调整。目标角度的调整方式与直线寻迹相同。进行目标速度的调整时，实时运动参数为实时速度，依次执行步骤S100-步骤S220完成一次寻迹。
本实施例提供了寻迹控制方法的工作原理：依据偏移总和及接通总和计算偏差参数，再根据偏差参数及实时运动参数计算出方法倍数后，根据偏差参数及方法倍数将行走机构调整至目标轨迹。
综上，本实施例提供的寻迹控制方法能够提高目标参数的调整精度。
实施例二
请参阅图7，本实施例提供了一种寻迹控制装置10，本实施例提供的寻迹控制装置10能够提高调整精度。
为了简要描述，本实施例未提及之处，可参照实施例一。
在本实施例中，寻迹控制装置10包括：
偏差参数计算模块100，用于计算偏差参数。
在本发明实施例中，步骤S100可以由偏差参数计算模块100执行。
目标参数调整模块200，用于依据偏差参数调整舵机的与偏差参数对应的目标参数，使舵机按照预设轨迹运动，其中目标参数为舵机的运动状态参数。
在本发明实施例中，步骤S200可以由目标参数调整模块200执行。
请参阅图8，偏差参数计算模块100包括接通总和计算模块110、偏移总和计算模块120及偏差参数模块130。
接通总和计算模块110，用于计算磁寻迹传感器上多个磁寻迹点的接通总和。
在本发明实施例中，步骤S110可以由接通总和计算模块110执行。
偏移总和计算模块120，用于计算多个磁寻迹点的偏移总和。
在本发明实施例中，步骤S120可以由偏移总和计算模块120执行。
偏差参数模块130，用于依据偏移总和及接通总和计算偏差参数。
在本发明实施例中，步骤S130可以由偏差参数模块130执行。
请参阅图9，接通总和计算模块110包括计数模块112及累积模块114。
计数模块112，用于检测每个磁寻迹点的接通状态，并计数。
在本发明实施例中，步骤S112可以由计数模块112执行。
累积模块114，用于累积多个磁寻迹点的计数值得到接通总和。
在本发明实施例中，步骤S114可以由累积模块114执行。
请参阅图10，目标参数调整模块200包括放大模块210及目标参数模块220。
放大模块210，用于依据偏差参数计算放大倍数。
在本发明实施例中，步骤S210可以由放大模块210执行。
目标参数模块220，用于依据偏差参数及放大倍数调整目标参数。
在本发明实施例中，步骤S220可以由目标参数模块220执行。
请参阅图11，放大模块210包括模糊偏差参数计算模块212及放大倍数计算模块214。
模糊偏差参数计算模块212，用于计算模糊偏差参数。
在本发明实施例中，步骤S212可以由模糊偏差参数计算模块212执行。
放大倍数计算模块214，用于依据模糊偏差参数拟合放大倍数。
在本发明实施例中，步骤S214可以由放大倍数计算模块214执行。
请参阅图12，模糊偏差参数计算模块212包括检测模块2122及模糊偏差参数模块2124。
检测模块2122，用于检测舵机的实时运动参数。
在本发明实施例中，步骤S2122可以由检测模块2122执行。
模糊偏差参数模块2124，用于依据偏差参数及实时运动参数计算模糊偏差参数。
在本发明实施例中，步骤S2124可以由模糊偏差参数模块2124执行。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种寻迹控制方法，用于调整行走机构的运动轨迹，所述行走机构上设置有舵机，所述舵机用于驱动所述行走机构运动，其特征在于，所述寻迹控制方法包括：
计算所述行走机构的偏差参数，所述偏差参数包括偏差角度和偏差速度；
在直线寻迹时，计算所述偏差角度；
在平移寻迹时，计算所述偏差角度和所述偏差速度；
检测所述舵机的实时运动参数，所述实时运动参数包括实时角度及实时速度；
在进行直线寻迹时，检测所述舵机的所述实时角度；
在进行平移寻迹时，检测所述舵机的所述实时角度和所述实时速度；
依据所述偏差参数及所述实时运动参数计算模糊偏差参数；
依据所述模糊偏差参数拟合放大倍数；
依据所述偏差参数及所述放大倍数调整目标参数，使所述舵机按照预设轨迹运动，其中所述目标参数包括所述舵机的目标角度和目标速度；
当进行直线寻迹时，依据所述偏差角度及所述放大倍数调整所述舵机的所述目标角度，使所述舵机按照预设轨迹运动；当进行平移寻迹时，依据所述偏差角度、所述偏差速度及所述放大倍数调整所述舵机的所述目标角度及所述目标速度，使所述舵机按照预设轨迹运动。
2.根据权利要求1所述的寻迹控制方法，其特征在于，所述计算所述行走机构的偏差参数的步骤包括：
计算磁寻迹传感器上多个磁寻迹的接通总和，其中，所述磁寻迹传感器设置在所述行走机构上；
计算多个磁寻迹点的偏移总和；
依据所述偏移总和及所述接通总和计算所述偏差参数。
3.根据权利要求2所述的寻迹控制方法，其特征在于，所述计算磁寻迹传感器上多个磁寻迹的接通总和的步骤包括：
检测每个所述磁寻迹点的接通状态，并计数；
累积多个所述磁寻迹点的计数值得到所述接通总和。
4.根据权利要求2所述的寻迹控制方法，其特征在于，依据以下公式计算所述偏差参数：
Figure FDA0003224735400000021
其中，Psum(t)为偏移总和，Ssum(t)为接通总和，Err(t)为偏差参数。
5.根据权利要求1所述的寻迹控制方法，其特征在于，所述依据所述偏差参数及所述放大倍数调整所述目标参数的步骤包括：依据以下公式计算所述目标参数：
QW(t)＝Err(t)×K(t)
其中，QW(t)为目标参数，Err(t)为偏差参数，K(t)为放大倍数。
6.一种寻迹控制装置，用于调整行走机构的运动轨迹，所述行走机构上设置有舵机，所述舵机用于驱动所述行走机构运动，其特征在于，所述寻迹控制装置包括：
偏差参数计算模块，用于计算偏差参数，所述偏差参数包括偏差角度和偏差速度；在直线寻迹时，计算所述偏差角度；在平移寻迹时，计算所述偏差角度和所述偏差速度；
目标参数调整模块，用于检测舵机的实时运动参数，实时运动参数包括实时角度及实时速度；依据偏差参数及实时运动参数计算模糊偏差参数；依据所述模糊偏差参数拟合放大倍数；依据所述偏差参数及所述放大倍数调整目标参数，使所述舵机按照预设轨迹运动，其中，所述目标参数包括舵机的目标角度和目标速度；
当进行直线寻迹时，依据所述偏差角度及所述放大倍数调整所述舵机的所述目标角度，使所述舵机按照预设轨迹运动；当进行平移寻迹时，依据所述偏差角度、所述偏差速度和所述放大倍数调整所述舵机的所述目标角度及所述目标速度，使所述舵机按照预设轨迹运动。
7.一种行走机构，所述行走机构上设置有舵机，所述舵机用于驱动所述行走机构运动，其特征在于，包括：
存储器；
处理器；以及
寻迹控制装置，所述寻迹控制装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模块，所述寻迹控制装置包括：
偏差参数计算模块，用于计算偏差参数，所述偏差参数包括偏差角度和偏差速度；在直线寻迹时，计算所述偏差角度；在平移寻迹时，计算所述偏差角度和所述偏差速度；
目标参数调整模块，检测舵机的实时运动参数，实时运动参数包括实时角度及实时速度；依据偏差参数及实时运动参数计算模糊偏差参数；依据所述模糊偏差参数拟合放大倍数；依据所述偏差参数及所述放大倍数调整目标参数，使所述舵机按照预设轨迹运动，其中所述目标参数包括舵机的目标角度和目标速度；
当进行直线寻迹时，依据所述偏差角度及所述放大倍数调整所述舵机的所述目标角度，使所述舵机按照预设轨迹运动；当进行平移寻迹时，依据所述偏差角度、所述偏差速度和所述放大倍数调整所述舵机的所述目标角度及所述目标速度，使所述舵机按照预设轨迹运动。
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