CN110543176A - 一种agv小车导航方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种种AGV小车导航方法，包括设置在地面上的金属带以及设置在小车上的检测组件，所述检测组件包括阵列设置的多个传感器，多个传感器分为多列并形成阵列组，每个阵列组均朝向小车移动方向排布，通过传感器的状态触发来检测小车和金属带的相对位置来进行小车状态控制；在小车移动时，每个传感器均工作并输出检测的状态；对所有传感器的输出状态进行状态积分；通过状态积分以及触发传感器的在阵列组中的位置进行轮控计算，控制小车的车轮运动方式实现姿态控制；实时的状态积分和姿态控制过程使小车沿金属带持续行走。本发明具有自动纠偏，自适应各种运行模式的功能。
Description
技术领域
本发明涉及物流技术领域，具体涉及一种AGV小车导航方法。
背景技术
AGV小车具有自动导引装置，能够沿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，也是工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可用充电的蓄电池为其动力来源。
通常现有技术中自动导引装置采用激光扫描、磁传感器、图像处理视觉、RFID定位、电磁以及惯性等导航技术实现。
其中，采用磁导航的现有技术中，通常采用在贴路面上或埋设再浅层地下的磁条，通过磁感应信号实现导航。虽然具有较强的灵活性，易实现路径的改变或扩充，磁条易铺设的优点，但是贴于地表面或埋于浅表的磁条易受小车本身或其他通过的硬物挤压机械损伤，需要频繁对导航线路进行维护，在维护不及时或不当时常常出现导航偏差或失效。线路的维护也带来人工和材料成本的上升,并且在进行线路维护时,影响系统正常运作，造成系统正常运转率下降，降低了生产效率。
通常在现有控制技术中，为了实现AGV的各种模式控制，要么使用预先设定模式，根据模式的不同来进行分别控制。要么进行硬编程，根据AGV当前位置和预设定位置的比较来判断当前的运行模式及控制方法。虽然这些方法通过传感器的反馈输入也可以实现正确控制，但是因为存在前期工作量大，并且对不同的路线必须进行预先的编程，从而降低了生产系统的运转效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种AGV小车导航方法，具有自动纠偏，自适应各种运行模式的功能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种AGV小车导航方法，包括设置在地面上的金属带以及设置在小车上的检测组件，所述检测组件包括阵列设置的多个传感器，多个传感器分为多列并形成阵列组，每个阵列组均朝向小车移动方向排布，传感器用于检测金属带并进行状态触发；
在小车移动时，每个传感器均工作并输出检测的状态；
对所有传感器的输出状态进行状态积分；
通过状态积分以及触发传感器的在阵列组中的位置进行轮控计算，控制小车的车轮运动方式实现姿态控制；
实时状态积分和姿态控制使小车沿金属带持续行走。
进一步的，所述传感器的状态分为0和1,检测到金属带时，传感器输出检测的状态为1，输出检测的状态为1的传感器的分值总和为积分的数值。
进一步的，每个阵列组中的传感器分值均不同，并且从小车的首端至尾端依次增加，沿小车前进方向的轴向两侧的阵列组的传感器分别记为负分值和正分值，根据状态积分的数值，通过非线性函数计算，分别对小车的四个车轮的旋转方向、旋转角度及当前速度状态进行控制。
进一步的，以检测组件位于小车前进方向的轴向作为对称中心，将对称中心处设置为微调区，在微调区两侧设置为调整区，在两个调整区外侧设置为刹车控制区。
微调区内的传感器分值之和小于调整区内的传感器分值之和，当刹车控制区的传感器触发时，启动刹车控制，刹车的快慢，强度的大小由积分数值决定。
进一步的，所述小车在使用前先进行传感器安装距离调整和校核，并对传感器的状态进行复位。
进一步的，所述姿态控制包括小车的四个车轮的旋转方向、旋转角度及当前的速度状态。
进一步的，当进行姿态控制时，积分器采集传感器的状态数据并送入轮角向量控制器内，轮角向量控制器通过状态数据进行旋转方向判断和旋转角度计算；
当旋转方向和旋转角度均0时，代表直线行走，无需调整姿态，小车的四个车轮保持或者加速运行；
当旋转方向出现正负时，正和负分别对应左旋和右旋，然后分别对小车的四个车轮进行旋转方向控制，根据旋转角度对四个车轮进行姿态调整，并根据调整的旋转角度，小车的四个车轮分别单独控制，保持或者减速运行。
进一步的，所述传感器为光电传感器或者磁性传感器。
进一步的，所述金属带为合金钢带。
进一步的，在校核状态外且为行驶状态时，当所有传感器触发或所有传感器不触发时，小车均进行刹车并停止运行；并根据系统设定的其他识别标志决定发出到位停止信号或异常停止信号。
本发明的有益效果：
金属带具有较强的硬度，因此不易损坏，降低养护次数和维护成本。
通过不同位置传感器的触发能够能够判断小车与金属带之间的位置关系，并通过被触发的传感器的分值的积分，可以判断进行调节小车运行姿态，无需进行硬编程，前期无需工作量小，实现一种自动化行走的效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的使用流程图；
图3是本发明小车传感器校核示意图；
图4是本发明的姿态控制流程示意图；
图5是本发明的直行右偏运行示意图；
图6是本发明的直行左偏运行示意图；
图7是本发明的直行旋转偏位运行示意图；
图8是本发明的转弯触发运行示意图；
图9是本发明的转弯运行示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的AGV小车导航方法的一实施例，包括设置在地面上的金属带1以及设置在小车2上的检测组件3，所述检测组件包括阵列设置的多个传感器4，多个传感器分为多列并形成阵列组5，传感器用于检测金属带并进行状态触发；每个阵列组均朝向小车移动方向排布，由于金属带为长条形，因此上述的排列和组合是利于后续的积分工作，有效提高传感器检测的准确度，便于判断。上述的传感器为光电传感器或者磁性传感器，只需要能够检测到金属带即可，也可以为其他类别传感器，传感器只需要状态0和1即可(当然也可以是其他状态信号，识别便捷)，传感器的初始触发状态为零，当小车通过有金属带的区域时，传感器的触发状态为1。
为了提高金属带的寿命，可以将金属带的材质选择为合金钢带，根据实际需求选择宽度即可。多个传感器和小车的四个车轮在同一平面上互相不干涉，为了更好地了解多个传感器的位置，附图中将结构放大而产生干涉，应予理解。
参照图2所示，为本发明的使用过程，在投入使用前，为了保证传感器的有效性，先进行传感器的有效安装调节和校核，参照图3所示，在不同位置进行布置金属带，使传感器进行检测，看是否能够进行状态的触发，通过调整传感器支撑板与地面的距离，并依次使小车通过无金属带和有金属带的区域，并检测传感器的电位变化，如果所有传感器满足对应的条件，则校核完成，具体而言当小车通过无金属带的区域时，传感器的触发状态为零，当小车通过有金属带的区域时，传感器的触发状态为1，校核完成后，将所有传感器的记录状态复位。
其中，阵列组包括在传感器上的个位标号标注的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c，一共13组。每个阵列组内包括4个传感器，以传感器上的十位标号标注的1、2、3、4表示，四个传感器沿小车移动方向排布，因此第一组阵列组的传感器标号为10、20、30、40。校核完成后，小车既可以使用。
小车移动时，每个传感器均工作并输出检测的状态，0或者1；
其中，以第6组传感器设置的位置作为小车的中心位置，也就是小车移动时，与金属带配合无需调整的位置，其中第6组的四个传感器的分值可以均为0，表示无需调整姿态，以第6组为对称中心，相对称的两个组的传感器的分值一致，区别在于其中一组传感器的分值为负数，并且按照标号1至4，四个传感器的分值数字依次降低(降低的意思可以理解为向0数值接近)。
积分时，需要对输出检测状态为1的所有传感器的分值进行相加，总和为积分结果；
通过积分进行轮控计算，控制小车的车轮运动方式实现姿态控制，其中，姿态控制包括小车的四个车轮的旋转方向、旋转角度及当前的速度状态，根据状态积分的数值，通过非线性函数计算，分别对小车的四个车轮的旋转方向、旋转角度及当前速度状态进行控制；
传感器实时检测输出状态，通过状态积分的变化实现小车沿金属带行走，也就是实时循环状态积分和姿态控制。通过行走，可以对姿态控制进行收敛调整，并通过运动动态平衡后实现按路径控制的效果。整体控制方式是一种主动式采集判断的模式，并且判断过程中是即为简单的，只需要采集传感器的0或1信号，然后根据触发的传感器的分值相加，得到积分，通过不同位置上被触发的传感器可以快速的辨别小车与金属带的相对位置，并通过传感器反馈的积分快速的进行姿态调节，因此调节简单可靠，并且可以快速反应。
具体的，参照图4所示，进行姿态控制时，积分器采集传感器的状态数据并送入轮角向量控制器内，轮角向量控制器通过状态数据进行旋转方向判断和旋转角度计算；
当旋转方向和旋转角度均0时，代表直线行走，无需调整姿态，小车的四个车轮保持或者加速运行；
当旋转方向出现正负时，正和负分别对应左旋和右旋，然后分别对小车的四个车轮进行旋转方向控制，根据旋转角度对四个车轮进行姿态调整，并根据调整的旋转角度，小车的四个车轮分别单独控制，保持或者减速运行。
为了进一步的提高姿态控制的精度，保证小车的运行稳定性，以检测组件位于小车前进方向的轴向作为对称中心，将对称中心处设置为微调区，在微调区两侧设置为调整区，在两个调整区外侧设置为刹车控制区。
微调区内的传感器分值之和小于调整区内的传感器分值之和，当刹车控制区的传感器触发时，启动刹车控制。
因此通过不同区域的定位，可以更好的对调整权重进行分布。
以下以具体行走状况进行详细说明：
正常运行状况下，在微调区中间的16、26、36、46传感器位于对称中心上，因此能够检测到金属带，当该四个传感器均检测到金属带时，第6组的阵列组积分为0，表示小车位置正常，运行正常。
以第6组阵列组为中心，0-5组为负分值，7-c组为正分值，当积分为负时，表示需要左转，当积分为正时，表示需要右转。
参照图5所示，在运行过程中，虽然是直行，但是小车整体水平向右偏位，但偏位距离小，此时位于微调区内左侧的15、25、35和45传感器均能够检测到金属带，四个传感器均触发，位于微调区中间的16、26、26、36、46均无法检测到金属带，并且位于第五组的阵列组积分之和为负分值，表示小车前进方向与金属带设置方向一致，但是位置平行右偏，并且还在微调区内，说明右偏不严重，需要向左移动，通过四个车轮可以同时向左偏转然后移动即可，旋转角度小，速度可以保持或者缓减速即可。为偏移运动。
参照图6所示，在运行过程中，虽然是直行，但是小车整体水平向左偏位，但偏位距离小，此时位于微调区内左侧的17、27、37和47传感器均能够检测到金属带，四个传感器均触发，位于微调区中间的16、26、26、36、46均无法检测到金属带，因此位于第七组的阵列组积分之和正负分值，表示小车前进方向与金属带设置方向一致，但是位置平行左偏，并且还在微调区内，说明左偏不严重，需要向右移动，通过四个车轮可以同时向右偏转然后移动即可，旋转角度小，速度可以保持或者缓减速即可。为偏移运动。
如果是调整区内的传感器检测到水平偏位的情况时，由于阵列组积分之和数值大，因此旋转角度臂微调区内的调节旋转角度大，并且速度需要减速，保证快速的回位。
参照图7所示，小车在移动过程中，与金属带的关系为沿中心向左倾斜，此时第5、6、7组阵列组中的部分传感器被触发，根据第7组中传感器17被触发，第5组中传感器45被触发，从而可以判断小车是向左倾斜的，其中第6组中传感器26、36均被触发，从而将17、26、36、45传感器对应的分值进行相加，由于26、36传感器为0因此相当于17、45传感器的分值相加，并由于45位于传感器第四个，因此分值的数字是小于17传感器对应的分值数字的，从而相加后，积分为正，表示需要向右，且由于是旋转偏位，因此控制车轮向右旋转运动。由于还在微调区内，说明左旋不严重，需要向右旋转，通过四个车轮进行旋转调整然后移动即可，旋转角度小，速度可以保持或者缓减速即可。
当出现向右旋转的情况，调整方式参照上述，只是调整方向相反。
如果是调整区内的传感器也被触发时，说明旋转角度情况严重，因此可以控制调整权重。
参照图8所示，当金属带为转弯状态时，传感器01、11、12、13、14、15、26、36、46被触发，通过传感器位置的分布，能够立马确认需要转弯，由于上述传感器01、11、12、13、14、15均处于负分值的区域，因此积分为负值，小车向左转弯，刹车控制区内的01和11被触发，表示需要刹车，刹车位置处于上述传感器相对应一侧的车轮，并通过积分的数值控制转弯时车轮需要调节的角度和速度即可。
参照图9所示，为转弯时的状态。
上述小车与地面金属带配合，实现自动识别和判断移动效果，金属带硬度大，不易破坏，小车路径规划更智能。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种AGV小车导航方法，其特征在于，包括设置在地面上的金属带以及设置在小车上的检测组件，所述检测组件包括按阵列设置的多个传感器，多个传感器分为多列并形成阵列组，每个阵列组均朝向小车移动方向排布，传感器用于检测金属带并进行状态触发；
在小车移动时，每个传感器均工作并输出检测的状态；
根据所有传感器的输出状态进行传感器的分值的积分；
通过积分以及触发传感器的在阵列组中的位置进行轮控计算，控制小车的车轮运动方式实现姿态控制；
实时积分和姿态控制使小车沿金属带持续行走。
2.如权利要求1所述的AGV小车导航方法，其特征在于，所述传感器的状态分为0和1,检测到金属带时，传感器输出检测的状态为1，输出检测的状态为1的传感器的分值总和为积分的数值。
3.如权利要求2所述的AGV小车导航方法，其特征在于，每个阵列组中的传感器分值均不同，并且从小车的首端至尾端依次增加，沿小车前进方向的轴向两侧的阵列组的传感器分别记为负分值和正分值，根据状态积分的数值，通过非线性函数计算，分别对小车的四个车轮的旋转方向、旋转角度及当前速度状态进行控制。
4.如权利要求3所述的AGV小车导航方法，其特征在于，以检测组件位于小车前进方向的轴向作为对称中心，将对称中心处设置为微调区，在微调区两侧设置为调整区，在两个调整区外侧设置为刹车控制区。
微调区内的传感器分值之和小于调整区内的传感器分值之和，当刹车控制区的传感器触发时，启动刹车控制，刹车的快慢，强度的大小由积分数值决定。
5.如权利要求1所述的AGV小车导航方法，其特征在于，所述小车在使用前先进行传感器安装距离调整和校核，并对传感器的状态进行复位。
6.如权利要求3所述的AGV小车导航方法，其特征在于，所述姿态控制包括小车的四个车轮的旋转方向、旋转角度及当前的速度状态。
7.如权利要求6所述的AGV小车导航方法，其特征在于，当进行姿态控制时，积分器采集传感器的状态数据并送入轮角向量控制器内，轮角向量控制器通过状态数据进行旋转方向判断和旋转角度计算；
当旋转方向和旋转角度均0或设定的极小值时，代表直线行走，无需调整姿态，小车的四个车轮保持或者加速运行；
当旋转方向出现正负时，正和负分别对应左旋和右旋，然后分别对小车的四个车轮进行旋转方向控制，根据旋转角度对四个车轮进行姿态调整，并根据调整的旋转角度，小车的四个车轮分别单独控制，保持或者减速运行。
8.如权利要求1所述的AGV小车导航方法，其特征在于，所述传感器为光电传感器或者磁性传感器。
9.如权利要求1所述的AGV小车导航方法，其特征在于，所述金属带为合金钢带。
10.如权利要求1所述的AGV小车导航方法，其特征在于，在校核状态外且为行驶状态时，当所有传感器触发或所有传感器不触发时，小车均进行刹车并停止运行；并根据系统设定的其他识别标志决定发出到位停止信号或异常停止信号。
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