CN109606506A - 一种对角驱动转向的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种对角驱动转向的控制方法，根据AGV小车驱动方式，应用阿克曼模型建立转向运动模型，安装在AGV小车上的控制器根据接收到AGV小车线速度与转弯角度根据转向运动模型计算出对角安装的两个舵轮的速度和转弯角度并进行调节，从而实现平稳转弯，有效减速车轮磨损并有助于在导航时提高导航精度，同时有利于对角安装驱动方式得到进一步应用。

Description

一种对角驱动转向的控制方法

技术领域

本发明涉及运动控制技术领域，尤其涉及一种对角驱动转向的控制方法。

背景技术

无人自动搬运车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)是一种能够沿规定导航路径自主行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。其中，驱动控制是AGV的核心组成部分，选取不同的驱动控制方式对AGV的性能及其组成的物流系统的柔性、可靠性等都会有影响。目前，常见的AGV驱动方式：两轮差速、单舵轮、多舵轮，单舵轮驱动用于三轮车型，两轮差速驱动容易磨损车轮，多舵轮驱动不少于两个驱动兼转向轮或不少于两个从动自由轮，此种车型可前进、后退、全方位(万向)行驶，突出特点是可在行驶过程中控制车身姿态的任意变化，适用于狭窄通道或对作业方向有特别要求的环境和场合。目前重载AGV要实现左右平移一般至少要四个舵轮，成本高。采用舵轮对角安装方式能够减少舵轮的数量，而开发一种对角安装的舵轮平稳转向的控制方法对这种驱动方式的广泛应用则至为关键。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种对角驱动转向的控制方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种对角驱动转向的控制方法，根据AGV小车驱动方式，应用阿克曼模型建立转向运动模型，安装在AGV小车上的控制器接收到AGV小车线速度与转弯角度后，根据转向运动模型计算出对角安装的驱动舵轮的行驶速度和转弯角度并进行调节，从而实现平稳转弯，具体步骤如下：

1)根据AGV小车驱动方式，建立转向运动模型，AGV小车设置有至少两个驱动舵轮；

2)由瞬心定理，得AGV小车转向时各驱动舵轮的对应关系：

3)控制器获取AGV小车的转弯角度θ，利用集合原理计算驱动舵轮转弯角度，其数学表达公式如下：

4)根据转向运动模型的集合关系，计算驱动舵轮转弯半径：

上述公式(1)～(6)中，驱动舵轮转弯角度分别为θ₁和θ₄，驱动舵轮转弯半径分别为R₁和R₄，行驶速度为v₁和v₄，AGV小车的线速度为v，转弯角度为θ，转弯半径为R，H为驱动舵轮的纵向距离，L为驱动舵轮的横向距离；

5)根据步骤1)～4)获得驱动舵轮的转弯角度和转弯半径，控制器只要接收到AGV小车线速度和转弯角度的指令，即根据转向运动模型将AGV小车线速度和转弯角度转化为各驱动舵轮的行驶速度和转弯角度，驱动舵轮按照计算出的行驶速度和转弯角度对实际速度调整即可实现转向。

有益效果：本发明在AGV小车上将阿克曼模型应用到对角驱动运动控制中，控制器根据接收到的AGV小车线速度和转弯角度计算出对角安装的驱动舵轮的行驶速度和转弯角度并进行调节，从而达到平稳转弯，有效减速车轮磨损并有助于在导航时提高导航精度，同时有利于对角安装驱动方式得到进一步应用。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例中建立的转向运动模型示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一种对角驱动转向的控制方法，具体步骤如下：

1)根据AGV小车驱动方式，应用阿克曼模型建立转向运动模型；

所建立的转向运动模型如图1所示，图中所示为对角驱动下AGV小车转向时的运动情况，其中，AGV小车包括前内驱动轮A1、前外驱动轮A2、后内驱动轮A3及后外驱动轮A4，且A1和A4为驱动舵轮，转弯角度分别为θ₁和θ₄、对应的转弯半径分别为R₁和R₄、行驶速度为v₁和v₄，A2和A3为随动万向轮，AGV小车车体质心记为o1，AGV小车的线速度为v，车头中心点为o2，转弯角度为θ，转弯圆心为o，转弯角度为θ，转弯半径为R，H为驱动舵轮的纵向距离，L为驱动舵轮的横向距离；

2)由瞬心定理，得AGV小车转向时各驱动舵轮的对应关系：

3)控制器通过安装在AGV小车上的角度传感器获取AGV小车的转弯角度θ，利用集合原理计算驱动舵轮转弯角度，其数学表达公式如下：

4)根据运动模型的集合关系，建立各驱动舵轮转弯半径之间的关系：

5)根据步骤1)～4)可得，控制器只要接收到AGV小车线速度和转弯角度的指令，即通过转向运动模型将AGV小车线速度和转弯角度转化为驱动舵轮的行驶速度和转弯角度，驱动舵轮按照计算出的驱动舵轮速度进行实际速度调整即可实现转向。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种对角驱动转向的控制方法，其特征在于，根据AGV小车驱动方式，应用阿克曼模型建立转向运动模型，安装在AGV小车上的控制器接收到AGV小车线速度与转弯角度后，根据转向运动模型计算出对角安装的驱动舵轮的行驶速度和转弯角度并进行调节，从而实现平稳转弯。

2.根据权利要求2所述的一种对角驱动转向的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)根据AGV小车驱动方式，建立转向运动模型，AGV小车设置有至少两个驱动舵轮；

2)由瞬心定理，得AGV小车转向时各驱动舵轮的对应关系；

3)控制器获取AGV小车的转弯角度θ，利用集合原理计算驱动舵轮转弯角度；

4)根据转向运动模型的集合关系，计算驱动舵轮转弯半径；

5)根据步骤1)～4)获得驱动舵轮的转弯角度和转弯半径，控制器只要接收到AGV小车线速度和转弯角度的指令，即通过转向运动模型将AGV小车线速度和转弯角度转化为各驱动舵轮的速度和角度，驱动舵轮按照计算出的驱动舵轮速度进行实际速度调整即可实现转向。

3.根据权利要求2所述的一种对角驱动转向的控制方法，其特征在于，步骤2)中，AGV小车转向时各驱动舵轮的对应关系：

其中，v为AGV小车的线速度，R为AGV小车转弯半径，v₁和v₄为驱动舵轮行驶速度，R₁和R₄为驱动舵轮转弯半径。

4.根据权利要求2所述的一种对角驱动转向的控制方法，其特征在于，步骤3)中，计算驱动舵轮转弯角度数学表达公式如下：

其中，H为驱动舵轮的纵向距离，L为驱动舵轮的横向距离，θ为AGV小车转弯角度，θ₁和θ₄为驱动舵轮转弯角度。

5.根据权利要求2所述的一种对角驱动转向的控制方法，其特征在于，步骤4)中，步骤3)中，控制器通过安装在AGV小车上的角度传感器获取AGV小车的转弯角度θ。

6.根据权利要求2所述的一种对角驱动转向的控制方法，其特征在于，步骤4)中，驱动舵轮转弯半径计算如下:

其中，H为驱动舵轮的纵向距离，L为驱动舵轮的横向距离，θ为AGV小车转弯角度，R为AGV小车转弯半径，R₁和R₄为驱动舵轮转弯半径。

7.根据权利要求2所述的一种对角驱动转向的控制方法，其特征在于，AGV小车上还设置有随动万向轮。

8.根据权利要求7所述的一种对角驱动转向的控制方法，其特征在于，随动万向轮为对角设置。