CN110320906B - 一种基于麦克纳姆轮的四驱agv小车差速直线行驶姿态调整方法 - Google Patents

一种基于麦克纳姆轮的四驱agv小车差速直线行驶姿态调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法，属于自动引导车控制技术领域。该方法包括以下步骤：S1：构建AGV车身姿态检测模型，用于实现对行驶过程中的车身姿态检测；S2：构建基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身姿态矫正运动模型；S3：进行基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身矫正控制。本方法能对基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车的循迹运动进行更加实时、准确、有效的控制；在小车进行车姿矫正时，其矫正时间、矫正时间内前进的距离和开始矫正的偏移角度可以按照运行要求进行控制，从而保证AGV小车安全、高效的运行，大大地提高生产效率。

Description

一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整 方法
技术领域
本发明属于自动引导车控制技术领域，特别是AGV小车在直行时车身姿态调整技术领域，涉及一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法。
背景技术
AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)小车，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿着规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。由于AGV小车在生产活动中具有高度的自主性完成搬运任务，可以代替人工作在危险的环境中，因此AGV小车在工业、制造业、仓储业、服务业和危险场所的应用越来越广泛。
随着人们在各个场合下对AGV小车的需求逐渐增大，反应迅速，行动灵活的AGV小车越来越被人们所需要，尤其是针对在狭窄的工作现场或者特定场合工作需要。针对装备了四个麦克纳姆轮的AGV小车也需要具备左右直行的能力，由于四个麦克纳姆轮方向和大小的不一致性，使得其控制比较困难，现常用模糊逻辑进行控制，而且现有的差速控制的AGV小车虽然可以进行简单方便的模糊逻辑控制，但是此类小车在实现左右横移时车身的姿态控制精度较低，不能满足某些特定场合下对AGV小车灵活性的要求。因此，目前急需一种安全高效的AGV小车行驶控制方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法，在对麦克纳姆轮的四驱AGV小车循迹进行运动学分析的基础上，对循迹运动进行更加实时、准确、有效的控制。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法，该方法包括以下步骤：S1：构建AGV车身姿态检测模型，用于实现对行驶过程中的车身姿态检测；S2：构建基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身姿态矫正运动模型；S3：进行基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身矫正控制。
进一步，在步骤S1中，所述AGV车身姿态检测模型构建如下：
第i时刻，长为a宽为b的AGV小车沿磁条前进，在前进过程中通过安装在前后两侧的磁导航传感器进行车身姿态检测；其具体检测方法为磁传感器有8位输出，当传感器的某部分位于磁条上方时，该传感器会有对应的信号输出，则车身前后可以得到两个信号输出，代表了车身前沿和后沿有确定的两部分正位于磁条上方，两点确定唯一的一条直线；
假设车身前方磁导航传感器位于磁条上方的部分距离中心点的距离为d1，后沿磁导航传感器位于磁条上方的部分距离中心点的距离为d2，前沿磁导航传感器中心点到中心线与该直线交点的距离为d3，则由三角形相似定理可得
Figure BDA0002054457120000021
则可得
Figure BDA0002054457120000022
进一步求得AGV车身偏移角
Figure BDA0002054457120000023
进一步，在步骤S2中，所述构建基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身姿态矫正运动模型具体包括：
1)在车姿开始矫正时刻：长为a宽为b的AGV小车沿着磁条向前方行驶，小车四个车轮的转速分别为VA0、VB0、VC0和VD0；当小车正常行驶时，四个车轮的速度大小相等，且按照设定速度运行；以向右为正方向，当检测到小车偏移一定角度θ0时，小车开始进行姿态调整；在姿态调整过程中，四个麦克纳姆轮的转速通过建立小车的运动学模型求得。
将AGV小车的运动抽象为AGV小车四个顶点A点、B点、C点和D点的独立运动，通过A、B、C、D四点之间的约束关系求出各自的速度，进而合成出AGV小车的合运动，最后通过麦克纳姆轮的逆运动模型得出四个轮在车姿矫正过程中的目标转速；
2)第i时刻：假设A、B、C、D四点速度大小分别为VA、VBi、VCi和VDi，其中A点速度大小不变为VA，四点速度方向与正方向的夹角分别为θ1i、θ2i、θ3i和θ4i，则四点速度分解为X轴和Y轴的分速度，如下所示：
A点：
Figure BDA0002054457120000024
B点：
Figure BDA0002054457120000025
C点：
Figure BDA0002054457120000026
D点：
Figure BDA0002054457120000027
设定磁导航传感器采样周期为ΔT，则不同的采样周期内得到对应的不同车身偏向角θi；在每一个采样周期内，保持矫正期间的基准速度VA大小不变，由于在不同的采样周期内车身偏向角是变化的，因此B、C、D三点速度的大小和方向要根据A、B、C、D四点之间速度的约束关系、基准速度VA的大小和当前的车身偏向角进行相应的调整。从而保证在设定时间内完成AGV车姿的矫正。
进一步，进行A、B、C、D四点速度的调整和设定时间内完成AGV车姿矫正的具体方法如下：
在第i时刻的采样周期内，A、B、C、D四点在平面内的位移满足：
A点：
Figure BDA0002054457120000031
B点：
Figure BDA0002054457120000032
C点：
Figure BDA0002054457120000033
D点：
Figure BDA0002054457120000034
AGV车身的矫正通过迭代算法来实现，假设在整个调节过程中进行了n次调整，每次调整持续时间为ΔT，则每次调整过后的效果即是A、B、C、D四点在x轴和y轴上会有位移差，在对这些微小的位移差进行n次迭代，使得最终调整的结果满足AB两点和CD两点的连线垂直于磁条，AC两点和BD两点的连线平行于磁条，即满足下列关系：
Figure BDA0002054457120000035
对上式进行化简得到：
Figure BDA0002054457120000036
带入ΔyAi＝VAyiΔT，ΔyBi＝VByiΔT得到
Figure BDA0002054457120000037
即
Figure BDA0002054457120000038
为了方便确定A点与B点之间的定量关系，在每个采样周期内保持VByi与VAyi之间的差值不变，物理意义即是在每个ΔT时间内，B点在y轴方向上比A点多走
Figure BDA0002054457120000041
的距离，则可化简得到每个采样周期内有：
Figure BDA0002054457120000042
其中t为调整时间，即初始设定的矫正时间；
代入VByi＝VBisinθ2i，VAyi＝VAsinθ1i作进一步化简，得到每个采样周期内有：
Figure BDA0002054457120000043
同理可得：
Figure BDA0002054457120000044
Figure BDA0002054457120000045
Figure BDA0002054457120000046
A、B、C、D四点在进行调整运动时，除了要满足在调整后使得四条边为矩形的条件外，为了保证车的形状没有发生改变，AB两点、CD两点要分别满足在AB边和CD边上的分速度相等，AC两点、BD两点要分别满足在AC边和BD边上的分速度相等，即VAi、VBi、VCi、VDi需要满足以下关系：
Figure BDA0002054457120000047
其中θi为当前采样周期中采集到的小车偏向角，当需要小车在既定前进距离完成车姿调整时，需要A点在y轴上驶过的距离等于设定距离，即满足：
Figure BDA0002054457120000048
化简后得到：
Figure BDA0002054457120000049
其中d为初始设定的矫正距离，t为初始设定的矫正时间，VA为初始设定的A点速度大小，θ1i为当前A点速度方向与正方向间的夹角；则联立以上各式得到在第i时刻的采样周期内满足，
Figure BDA0002054457120000051
其中，θ0为小车开始进行车姿矫正的偏向角，t为初始设置的矫正时间，d为初始设定的矫正距离，VA为初始设定的A点速度大小，VBi、VCi、VDi分别为其它三个点的速度大小，θ1i、θ2i、θ3i、θ4i分别为四个点的速度方向，θi为小车车身实时偏向角。
进一步，所述AGV车身的矫正通过迭代算法来实现具体包括：
当小车车身偏向角大于初始设定的车身偏向角θ0，小车进入车身矫正状态；
迭代初始：AB两点、CD两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000052
AC两点、BD两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000053
一次迭代：AB两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000054
CD两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000055
AC两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000056
BD两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000057
二次迭代：AB两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000058
CD两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000059
AC两点在x轴上相差
Figure BDA00020544571200000510
BD两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000061
n次迭代：AB两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000062
CD两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000063
AC两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000064
BD两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000065
迭代结束：当AB两点、CD两点在y轴上相差0，AC两点、BD两点在x轴上相差0时，迭代结束。
进一步，在步骤S3中，进行基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身矫正控制具体包括以下步骤：
初始化：输入小车长度a、宽度b、开始进行车姿矫正的临界偏向角θ0，矫正时间t，矫正时间内行驶的距离d和矫正期间的基准速度大小VA；
第一步：小车沿着磁条行驶，同时磁导航传感器以周期ΔT检测磁条位置并输出信号；
第二步：控制器(stm32、PLC等)基于磁导航传感器的输出信号，通过上述AGV车身位置检测模型的方法检测AGV车身偏向角θi；
第三步：将第二步中所得的AGV车身偏向角θi与初始的临界偏向角θ0进行比较，如果θi小于θ0，则跳回第一步，反之则进行第四步；
第四步：小车进入车姿矫正状态；控制器基于初始设定的矫正时间t、矫正时间内行驶的距离d和矫正期间的基准速度大小VA，通过上述基于四个麦克纳姆轮AGV车身矫正模型中的方法计算出θ1i；
第五步：控制器基于上一步所得的AGV车身偏向角θi、小车长度a、宽度b、初始设定的矫正时间t和第四步所得的θ1i，通过上述基于四个麦克纳姆轮AGV车身矫正模型中的方法计算出θ2i、θ3i和θ4i；
第六步：控制器基于第四步所得的θ1i、第五步所得的θ2i、θ3i、θ4i和小车长度a、宽度b，通过上述基于四个麦克纳姆轮AGV车身矫正模型中的方法计算出B、C、D三点的速度大小VBi、VCi和VDi；
第七步：控制器基于第四步所得θ1i、第五步所得θ2i、θ3i和θ4i、第六步所得VBi、VCi和VDi和初始矫正期间的基准速度大小VA，通过麦克纳姆轮的逆运动模型得出四个轮的目标转速；
第八步：在一个采样周期结束后，控制器基于磁导航传感器的输出信号，通过上述AGV车身位置检测模型的方法检测AGV车身偏向角θi+1；
第九步：将第八步中所得的AGV车身偏向角θi+1与0进行比较，如果θi+1等于0，则跳回第一步，反之则跳回第五步。
本发明的有益效果在于：本发明提供的方法能对基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车的循迹运动进行更加实时、准确、有效的控制；在小车进行车姿矫正时，其矫正时间、矫正时间内前进的距离和开始矫正的偏移角度可以按照运行要求进行控制，从而保证AGV小车安全、高效的运行，大大地提高生产效率。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为小车偏移及四点速度图；
图2为小车尺寸及横向纵向偏移距离图；
图3为本发明的迭代算法流程框图；
图4为AGV车身矫正控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例进行详细说明。
本发明提供的基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法，在对麦克纳姆轮的四驱AGV小车循迹进行运动学分析的基础上，对循迹运动进行更加实时、准确、有效的控制。用户在使用该算法时，可以自行设定小车开始进行车姿调整的偏向角，车姿调整时间和车姿调整时A轮的速度。
在本实施例中，AGV车身姿态检测模型构建如下：
图1为小车偏移及四点速度图，图2为小车尺寸及横向纵向偏移距离图，第i时刻，长为a宽为b的AGV小车沿磁条前进，在前进过程中通过安装在前后两侧的磁导航传感器进行车身姿态检测；其具体检测方法为磁传感器有8位输出，当传感器的某部分位于磁条上方时，该传感器会有对应的信号输出，则车身前后可以得到两个信号输出，代表了车身前沿和后沿有确定的两部分正位于磁条上方，两点确定唯一的一条直线；
假设车身前方磁导航传感器位于磁条上方的部分距离中心点的距离为d1，后沿磁导航传感器位于磁条上方的部分距离中心点的距离为d2，前沿磁导航传感器中心点到中心线与该直线交点的距离为d3，则由三角形相似定理可得
Figure BDA0002054457120000081
则可得
Figure BDA0002054457120000082
进一步求得AGV车身偏移角
Figure BDA0002054457120000083
构建基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身姿态矫正运动模型：
1)在车姿开始矫正时刻：长为a宽为b的AGV小车沿着磁条向前方行驶，小车四个车轮的转速分别为VA0、VB0、VC0和VD0；当小车正常行驶时，四个车轮的速度大小相等，且按照设定速度运行；以向右为正方向，当检测到小车偏移一定角度θ0时，小车开始进行姿态调整；在姿态调整过程中，四个麦克纳姆轮的转速通过建立小车的运动学模型求得。
将AGV小车的运动抽象为AGV小车四个顶点A点、B点、C点和D点的独立运动，通过A、B、C、D四点之间的约束关系求出各自的速度，进而合成出AGV小车的合运动，最后通过麦克纳姆轮的逆运动模型得出四个轮在车姿矫正过程中的目标转速；
2)第i时刻：假设A、B、C、D四点速度大小分别为VA、VBi、VCi和VDi，其中A点速度大小不变为VA，四点速度方向与正方向的夹角分别为θ1i、θ2i、θ3i和θ4i，则四点速度分解为X轴和Y轴的分速度，如下所示：
A点：
Figure BDA0002054457120000084
B点：
Figure BDA0002054457120000085
C点：
Figure BDA0002054457120000086
D点：
Figure BDA0002054457120000087
设定磁导航传感器采样周期为ΔT，则不同的采样周期内得到对应的不同车身偏向角θi；在每一个采样周期内，保持矫正期间的基准速度VA大小不变，由于在不同的采样周期内车身偏向角是变化的，因此B、C、D三点速度的大小和方向要根据A、B、C、D四点之间速度的约束关系、基准速度VA的大小和当前的车身偏向角进行相应的调整。从而保证在设定时间内完成AGV车姿的矫正。
具体的，进行A、B、C、D四点速度的调整和设定时间内完成AGV车姿矫正的具体方法如下：
在第i时刻的采样周期内，A、B、C、D四点在平面内的位移满足：
A点：
Figure BDA0002054457120000091
B点：
Figure BDA0002054457120000092
C点：
Figure BDA0002054457120000093
D点：
Figure BDA0002054457120000094
AGV车身的矫正通过迭代算法来实现，假设在整个调节过程中进行了n次调整，每次调整持续时间为ΔT，则每次调整过后的效果即是A、B、C、D四点在x轴和y轴上会有位移差，在对这些微小的位移差进行n次迭代，使得最终调整的结果满足AB两点和CD两点的连线垂直于磁条，AC两点和BD两点的连线平行于磁条，即满足下列关系：
Figure BDA0002054457120000095
对上式进行化简得到：
Figure BDA0002054457120000096
带入ΔyAi＝VAyiΔT，ΔyBi＝VByiΔT得到
Figure BDA0002054457120000097
即
Figure BDA0002054457120000098
为了方便确定A点与B点之间的定量关系，在每个采样周期内保持VByi与VAyi之间的差值不变，物理意义即是在每个ΔT时间内，B点在y轴方向上比A点多走
Figure BDA0002054457120000101
的距离，则可化简得到每个采样周期内有：
Figure BDA0002054457120000102
其中t为调整时间，即初始设定的矫正时间；
代入VByi＝VBiSinθ2i，VAyi＝VAsinθ1i作进一步化简，得到每个采样周期内有：
Figure BDA0002054457120000103
同理可得：
Figure BDA0002054457120000104
Figure BDA0002054457120000105
Figure BDA0002054457120000106
A、B、C、D四点在进行调整运动时，除了要满足在调整后使得四条边为矩形的条件外，为了保证车的形状没有发生改变，AB两点、CD两点要分别满足在AB边和CD边上的分速度相等，AC两点、BD两点要分别满足在AC边和BD边上的分速度相等，即VAi、VBi、VCi、VDi需要满足以下关系：
Figure BDA0002054457120000107
其中θi为当前采样周期中采集到的小车偏向角，当需要小车在既定前进距离完成车姿调整时，需要A点在y轴上驶过的距离等于设定距离，即满足：
Figure BDA0002054457120000108
化简后得到：
Figure BDA0002054457120000109
其中d为初始设定的矫正距离，t为初始设定的矫正时间，VA为初始设定的A点速度大小，θ1i为当前A点速度方向与正方向间的夹角；则联立以上各式得到在第i时刻的采样周期内满足，
Figure BDA0002054457120000111
其中，θ0为小车开始进行车姿矫正的偏向角，t为初始设置的矫正时间，d为初始设定的矫正距离，VA为初始设定的A点速度大小，VBi、VCi、VDi分别为其它三个点的速度大小，θ1i、θ2i、θ3i、θ4i分别为四个点的速度方向，θi为小车车身实时偏向角。
图3为迭代算法流程框图，如图所示，迭代算法具体包括：
当小车车身偏向角大于初始设定的车身偏向角θ0，小车进入车身矫正状态；
迭代初始：AB两点、CD两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000112
AC两点、BD两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000113
一次迭代：AB两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000114
CD两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000115
AC两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000116
BD两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000117
二次迭代：AB两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000118
CD两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000119
AC两点在x轴上相差
Figure BDA00020544571200001110
BD两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000121
n次迭代：AB两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000122
CD两点在y轴上相差
Figure BDA0002054457120000123
AC两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000124
BD两点在x轴上相差
Figure BDA0002054457120000125
迭代结束：当AB两点、CD两点在y轴上相差0，AC两点、BD两点在x轴上相差0时，迭代结束。
图4为AGV车身矫正控制流程图，进行基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身矫正控制具体包括以下步骤：
初始化：输入小车长度a、宽度b、开始进行车姿矫正的临界偏向角θ0，矫正时间t，矫正时间内行驶的距离d和矫正期间的基准速度大小VA；
第一步：小车沿着磁条行驶，同时磁导航传感器以周期ΔT检测磁条位置并输出信号；
第二步：控制器(stm32、PLC等)基于磁导航传感器的输出信号，通过上述AGV车身位置检测模型的方法检测AGV车身偏向角θi；
第三步：将第二步中所得的AGV车身偏向角θi与初始的临界偏向角θ0进行比较，如果θi小于θ0，则跳回第一步，反之则进行第四步；
第四步：小车进入车姿矫正状态；控制器基于初始设定的矫正时间t、矫正时间内行驶的距离d和矫正期间的基准速度大小VA，通过上述基于四个麦克纳姆轮AGV车身矫正模型中的方法计算出θ1i；
第五步：控制器基于上一步所得的AGV车身偏向角θi、小车长度a、宽度b、初始设定的矫正时间t和第四步所得的θ1i，通过上述基于四个麦克纳姆轮AGV车身矫正模型中的方法计算出θ2i、θ3i和θ4i；
第六步：控制器基于第四步所得的θ1i、第五步所得的θ2i、θ3i、θ4i和小车长度a、宽度b，通过上述基于四个麦克纳姆轮AGV车身矫正模型中的方法计算出B、C、D三点的速度大小VBi、VCi和VDi；
第七步：控制器基于第四步所得θ1i、第五步所得θ2i、θ3i和θ4i、第六步所得VBi、VCi和VDi和初始矫正期间的基准速度大小VA，通过麦克纳姆轮的逆运动模型得出四个轮的目标转速；
第八步：在一个采样周期结束后，控制器基于磁导航传感器的输出信号，通过上述AGV车身位置检测模型的方法检测AGV车身偏向角θi+1；
第九步：将第八步中所得的AGV车身偏向角θi+1与0进行比较，如果θi+1等于0，则跳回第一步，反之则跳回第五步。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：构建AGV车身姿态检测模型，用于实现对行驶过程中的车身姿态检测；
所述AGV车身姿态检测模型构建如下：
第i时刻，长为a宽为b的AGV小车沿磁条前进，在前进过程中通过安装在前后两侧的磁导航传感器进行车身姿态检测；其具体检测方法为磁传感器有8位输出，当传感器的某部分位于磁条上方时，该传感器会有对应的信号输出，则车身前后可以得到两个信号输出，代表了车身前沿和后沿有确定的两部分正位于磁条上方，两点确定唯一的一条直线；
假设车身前方磁导航传感器位于磁条上方的部分距离传感器中心点的距离为d1，后沿磁导航传感器位于磁条上方的部分距离传感器中心点的距离为d2，前沿磁导航传感器中心点到中心线与该直线交点的距离为d3，则由三角形相似定理可得
Figure FDA0003403842940000011
则可得
Figure FDA0003403842940000012
进一步求得AGV车身偏移角
Figure FDA0003403842940000013
S2：构建基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身姿态矫正运动模型；
S3：进行基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身矫正控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法，其特征在于：在步骤S2中，所述构建基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身姿态矫正运动模型具体包括：
1)在车姿开始矫正时刻：长为a宽为b的AGV小车沿着磁条向前方行驶，小车四个车轮的转速分别为VA0、VB0、VC0和VD0；当小车正常行驶时，四个车轮的速度大小相等，且按照设定速度运行；以向右为正方向，当检测到小车偏移一定角度θ0时，小车开始进行姿态调整；
将AGV小车的运动抽象为AGV小车四个顶点A点、B点、C点和D点的独立运动，通过A、B、C、D四点之间的约束关系求出各自的速度，进而合成出AGV小车的合运动，得出四个轮在车姿矫正过程中的目标转速；
2)第i时刻：假设A、B、C、D四点速度大小分别为VA、VBi、VCi和VDi，其中A点速度大小不变为VA，四点速度方向与正方向的夹角分别为θ1i、θ2i、θ3i和θ4i，则四点速度分解为X轴和Y轴的分速度，如下所示：
A点：
Figure FDA0003403842940000021
B点：
Figure FDA0003403842940000022
C点：
Figure FDA0003403842940000023
D点：
Figure FDA0003403842940000024
设定磁导航传感器采样周期为ΔT，则不同的采样周期内得到对应的不同车身偏向角θi；在每一个采样周期内，保持矫正期间的基准速度VA大小不变，由于在不同的采样周期内车身偏向角是变化的，因此B、C、D三点速度的大小和方向要根据A、B、C、D四点之间速度的约束关系、基准速度VA的大小和当前的车身偏向角进行相应的调整。
3.根据权利要求2所述的一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法，其特征在于：进行A、B、C、D四点速度的调整和设定时间内完成AGV车姿矫正的具体方法如下：
在第i时刻的采样周期内，A、B、C、D四点在平面内的位移满足：
A点：
Figure FDA0003403842940000025
B点：
Figure FDA0003403842940000026
C点：
Figure FDA0003403842940000027
D点：
Figure FDA0003403842940000028
AGV车身的矫正通过迭代算法来实现，假设在整个调节过程中进行了n次调整，每次调整持续时间为ΔT，则每次调整过后的效果即是A、B、C、D四点在x轴和y轴上会有位移差，在对这些微小的位移差进行n次迭代，使得最终调整的结果满足AB两点和CD两点的连线垂直于磁条，AC两点和BD两点的连线平行于磁条，即满足下列关系：
Figure FDA0003403842940000029
对上式进行化简得到：
Figure FDA0003403842940000031
带入ΔyAi＝VAyiΔT，ΔyBi＝VByiΔT得到
Figure FDA0003403842940000032
即
Figure FDA0003403842940000033
在每个采样周期内保持VByi与VAyi之间的差值不变，物理意义即是在每个ΔT时间内，B点在y轴方向上比A点多走
Figure FDA0003403842940000034
的距离，则可化简得到每个采样周期内有：
Figure FDA0003403842940000035
其中t为调整时间，即初始设定的矫正时间；
代入VByi＝VBisinθ2i，VAyi＝VAsinθ1i作进一步化简，得到每个采样周期内有：
Figure FDA0003403842940000036
同理可得：
Figure FDA0003403842940000037
Figure FDA0003403842940000038
Figure FDA0003403842940000039
A、B、C、D四点在进行调整运动时，除了要满足在调整后使得四条边为矩形的条件外，为了保证车的形状没有发生改变，AB两点、CD两点要分别满足在AB边和CD边上的分速度相等，AC两点、BD两点要分别满足在AC边和BD边上的分速度相等，即VAi、VBi、VCi、VDi需要满足以下关系：
Figure FDA0003403842940000041
其中θi为当前采样周期中采集到的小车偏向角，当需要小车在既定前进距离完成车姿调整时，需要A点在y轴上驶过的距离等于设定距离，即满足：
Figure FDA0003403842940000042
化简后得到：
Figure FDA0003403842940000043
其中d为初始设定的矫正距离，t为初始设定的矫正时间，VA为初始设定的A点速度大小，θ1i为当前A点速度方向与正方向间的夹角；则联立以上各式得到在第i时刻的采样周期内满足，
Figure FDA0003403842940000044
其中，θ0为小车开始进行车姿矫正的偏向角，t为初始设置的矫正时间，d为初始设定的矫正距离，VA为初始设定的A点速度大小，VBi、VCi、VDi分别为其它三个点的速度大小，θ1i、θ2i、θ3i、θ4i分别为四个点的速度方向，θi为小车车身实时偏向角。
4.根据权利要求3所述的一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法，其特征在于：所述AGV车身的矫正通过迭代算法来实现具体包括：
当小车车身偏向角大于初始设定的车身偏向角θ0，小车进入车身矫正状态；
迭代初始：AB两点、CD两点在y轴上相差
Figure FDA0003403842940000045
AC两点、BD两点在x轴上相差
Figure FDA0003403842940000051
一次迭代：AB两点在y轴上相差
Figure FDA0003403842940000052
CD两点在y轴上相差
Figure FDA0003403842940000053
AC两点在x轴上相差
Figure FDA0003403842940000054
BD两点在x轴上相差
Figure FDA0003403842940000055
二次迭代：AB两点在y轴上相差
Figure FDA0003403842940000056
CD两点在y轴上相差
Figure FDA0003403842940000057
AC两点在x轴上相差
Figure FDA0003403842940000058
BD两点在x轴上相差
Figure FDA0003403842940000059
n次迭代：AB两点在y轴上相差
Figure FDA00034038429400000510
CD两点在y轴上相差
Figure FDA00034038429400000511
AC两点在x轴上相差
Figure FDA00034038429400000512
BD两点在x轴上相差
Figure FDA00034038429400000513
迭代结束：当AB两点、CD两点在y轴上相差0，AC两点、BD两点在x轴上相差0时，迭代结束。
5.根据权利要求4所述的一种基于麦克纳姆轮的四驱AGV小车差速直线行驶姿态调整方法，其特征在于：在步骤S3中，进行基于麦克纳姆轮的四驱AGV车身矫正控制具体包括以下步骤：
初始化：输入小车长度a、宽度b、开始进行车姿矫正的临界偏向角θ0，矫正时间t，矫正时间内行驶的距离d和矫正期间的基准速度大小VA；
第一步：小车沿着磁条行驶，同时磁导航传感器以周期ΔT检测磁条位置并输出信号；
第二步：控制器基于磁导航传感器的输出信号，通过上述AGV车身位置检测模型的方法检测AGV车身偏向角θi；
第三步：将第二步中所得的AGV车身偏向角θi与初始的临界偏向角θ0进行比较，如果θi小于θ0，则跳回第一步，反之则进行第四步；
第四步：小车进入车姿矫正状态；控制器基于初始设定的矫正时间t、矫正时间内行驶的距离d和矫正期间的基准速度大小VA，通过上述基于四个麦克纳姆轮AGV车身矫正模型中的方法计算出θ1i；
第五步：控制器基于上一步所得的AGV车身偏向角θi、小车长度a、宽度b、初始设定的矫正时间t和第四步所得的θ1i，通过上述基于四个麦克纳姆轮AGV车身矫正模型中的方法计算出θ2i、θ3i和θ4i；
第六步：控制器基于第四步所得的θ1i、第五步所得的θ2i、θ3i、θ4i和小车长度a、宽度b，通过上述基于四个麦克纳姆轮AGV车身矫正模型中的方法计算出B、C、D三点的速度大小VBi、VCi和VDi；
第七步：控制器基于第四步所得θ1i、第五步所得θ2i、θ3i和θ4i、第六步所得VBi、VCi和VDi和初始矫正期间的基准速度大小VA，得出四个轮的目标转速；
第八步：在一个采样周期结束后，控制器基于磁导航传感器的输出信号，通过上述AGV车身位置检测模型的方法检测AGV车身偏向角θi+1；
第九步：将第八步中所得的AGV车身偏向角θi+1与0进行比较，如果θi+1等于0，则跳回第一步，反之则跳回第五步。
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