CN112731933A

CN112731933A - 一种自主规划路径的agv跟踪控制方法、设备及存储介质

Info

Publication number: CN112731933A
Application number: CN202011551366.XA
Authority: CN
Inventors: 严科明; 陈凤阳; 魏久焱
Original assignee: Jiangsu Xinguanyi Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Xinguanyi Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-04-30

Abstract

本发明提供了一种自主规划路径的AGV跟踪控制方法、设备及存储介质，该方法包括以下步骤：规划小车路径，所述小车路径为由圆弧和直线段组成的平滑路径；计算小车从当前位置到目的地位置需要转动的角度；设定前瞻距离，选取前瞻点，将圆弧路径分割为多段折线；更新车体状态以进行自主纠偏。本发明通过自主规划路径，使AGV沿着路径连续平滑运行，减少加减速和直角转弯过程，提高搬运车的运行效率，同时能够根据自身位置偏差，自主进行纠正，提高AGV本体的灵活性。

Description

一种自主规划路径的AGV跟踪控制方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及AGV小车路径规划及控制技术，尤其涉及一种自主规划路径的AGV跟踪控制方法、设备及存储介质。

背景技术

随着科技的不断进步，很多领域对无人搬运车的工作效率提出了较高的要求，当前无人搬运车，从起始点到目的点，大多是通过坐标先X方向(或Y方向)然后遇到直角拐弯处，转弯，达到指定角度后再沿Y方向(或X方向)行车，此过程中经过加速-减速-再加速的过程，工作效率比较低，行走不连续，运行过程中，经常偏离运动轨迹，误差较大，运行效率低，不能满足预期功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使搬运车平滑运行、提高运行效率的自主规划路径的AGV跟踪控制方法、设备及存储介质。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

根据本发明的一方面，提供了一种自主规划路径的AGV跟踪控制方法，包括以下步骤：规划小车路径，所述小车路径为由圆弧和直线段组成的平滑路径；计算小车从当前位置到目的地位置需要转动的角度；设定前瞻距离，选取前瞻点，将圆弧路径分割为多段折线；更新车体状态以进行自主纠偏。

在一实施例中，该方法中的所述规划小车路径具体包括：获得小车当前位置和目的地位置；将路径规划成三段，包括起始段、中间段和驶出段，其中起始段和驶出段为圆弧，中间段为直线段；令起始段圆弧和驶出段圆弧的弧度数相等；得到关于起始段圆弧半径和驶出段圆弧半径的小车路径函数；根据实际控制需求设定起始段圆弧半径和驶出段圆弧半径，得到小车路径。

在一实施例中，该方法中的所述计算小车从当前位置到目的地位置需要转动的角度具体包括：设当前小车位置坐标为(X，Y)，目的地位置坐标为(X1，Y1)，小车初始姿态角为yaw，根据以下公式计算小车需要转动的角度：

其中，k为常系数，e为横向误差，v₁为前轮车速。

在一实施例中，该方法中的前瞻距离f的计算公式为：

f＝u＊v＊L，

其中，u为常系数，v为车速，L为车体轴距。

在一实施例中，该方法中的前瞻点Z(Xz，Yz)的计算公式为：

Xz＝X+u＊v＊L＊cos(yaw)；

Yz＝Y+u＊v＊L＊sin(yaw)；

其中，u为常系数，v为车速，L为车体轴距，yaw为小车初始姿态角。

在一实施例中，该方法中的所述更新车体状态具体包括：

设当前小车位置坐标为(X，Y)，小车初始姿态角为yaw，车体状态按照如下公式更新：

X′＝X+v₁＊cos(yaw)＊dt，

Y′＝Y+v₁＊sin(yaw)＊dt，

其中，v₁为前轮转向速度，L为车体轴距，θ为小车转过的角度。

根据本发明的另一方面，还提供了一种终端设备，包括收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的AGV跟踪控制方法。

根据本发明的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的AGV跟踪控制方法中的步骤。

本发明实施例的有益效果是：通过自主规划路径，使AGV沿着路径连续平滑运行，减少加减速和直角转弯过程，提高搬运车的运行效率，同时能够根据自身位置偏差，自主进行纠正，提高AGV本体的灵活性。

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。

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1是本发明方法实施例的流程图；

图2是本发明方法实施例中运动路径示意图；

图3是本发明方法实施例中小车转动角度示意图；

图4是本发明方法实施例中前瞻点计算示意图；

图5是本发明方法实施例中小车状态更新示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

如图1所示，本发明实施例提供了一种自主规划路径的AGV跟踪控制方法，包括以下步骤：

S100、规划小车路径，所述小车路径为由圆弧和直线段组成的平滑路径；

该步骤具体包括：

S101、获得小车当前位置和目的地位置；

S102、将路径规划成三段，包括起始段、中间段和驶出段，其中起始段和驶出段为圆弧，中间段为直线段；

S103、令起始段圆弧和驶出段圆弧的弧度数相等；

S104、得到关于起始段圆弧半径和驶出段圆弧半径的小车路径函数；

S105、根据实际控制需求设定起始段圆弧半径和驶出段圆弧半径，得到小车路径。

举例来说，如图2所示，假设小车要从A(x₁，y₁)点运行到B点(x₂，y₂)。由图可知，中间段长度

d²＝(X₁-R1-(R2+x₂))²+(y₁-y₂)²，

计算得到

由图2可知L为R1半径圆与R2半径圆的公切线，令L1与L2弧度数相等，对应角度均为β，可得

L1＝R1*β，L2＝R2*β，

根据三角关系：

y₂-y₁＝(R1+R2)*sinβ+L*cosβ，sin²β+cos²β＝1

解出：

可以看出，路径L1+L+L2的是关于R1和R2的函数；

对R1及R2根据实际场合的控制需求进行取值，即可得到确定的运动路径曲线。

S200、计算小车从当前位置到目的地位置需要转动的角度；

如图3所示，AGV本体前轮为驱动轮，后轮为从动轮，设前轮车速为v₁，yaw为本体AGV初始姿态角，假设需要从图中A(X，Y)运动到P(X1，Y1)，需要消除横向误差e及航向偏差(θ+θ1)。

由图计算

这里把横向误差e等价于速度的反比，并添加一个常系数k来控制e的收敛速度，所以将

等价于

由图可计算出

所以得出AGV需要转动的角度为：

S300、设定前瞻距离，选取前瞻点，将圆弧路径分割为多段折线；

实际AGV本体在运行过程中，圆弧路径会根据前瞻距离分割为多段折线。如果前瞻距离选取过大，遇到急弯，转向滞后，会产生脱离预定轨迹，如果前瞻距离选取过小，则遇到平缓的轨迹，会出现震荡现象，影响车体运行效率。因此，将前瞻距离f设计为与速度v、车体轴距L两者呈正比关系，即f＝u＊v＊L，其中u为常系数，通过调整u来控制实际应用中前瞻距离的大小。

此时，如图4所示，前瞻点Z(Xz，Yz)的坐标如下；

Xz＝X+u＊v＊L＊cos(yaw)；

Yz＝Y+u＊v＊L＊sin(yaw)。

S400、更新车体状态以进行自主纠偏。

如图5所示，AGV小车在收到上述转角控制的时候，状态会实时更新，可设置为dt时间内更新一次小车姿态；

A点经过dt时间后位置，根据AGV简化模型得出引起前轮转向速度v₁，是由x方向上的分量产生的，

在v₁x的作用下前轮由初始yaw角度方向转过θ角度；

①v₁x＝v₁f＊sin(θ)；

②v₁＝v₁f＊cos(θ)；

由①②得v₁x＝v₁＊tan(θ)，系统角速度

(L为AGV本体轴距)；

在牛顿惯性系下角速度相同，所以模型在dt的时间内本体转动的角度为w＊dt；

所以AGV本体在dt时间内状态更新为：

X′＝X+v₁＊cos(yaw)＊dt，

Y′＝Y+v₁＊sin(yaw)＊dt，

容易理解地，本发明还提供了一种终端设备，包括收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的AGV跟踪控制方法。

同时，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的AGV跟踪控制方法中的步骤。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本发明巧妙的采用三段式路径规划方法，并可根据现场条件，灵活自主地进行调整，提高了小车的工作效率。车体从启动到到达目的点平缓运行，便于调度系统的运算。通过将前瞻距离与车体轴距，车体速度构成比例关系能够提高车体在不同场合的适应能力。通过及时更新车体状态，在车体偏离轨道后，能够快速自主反馈到轨道上，纠偏响应速度较快。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

以上所述仅为本申请的较佳实例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种自主规划路径的AGV跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

规划小车路径，所述小车路径为由圆弧和直线段组成的平滑路径；

计算小车从当前位置到目的地位置需要转动的角度；

设定前瞻距离，选取前瞻点，将圆弧路径分割为多段折线；

更新车体状态以进行自主纠偏。

2.根据权利要求1所述的AGV跟踪控制方法，其特征在于，所述规划小车路径具体包括：

获得小车当前位置和目的地位置；

将路径规划成三段，包括起始段、中间段和驶出段，其中起始段和驶出段为圆弧，中间段为直线段；

令起始段圆弧和驶出段圆弧的弧度数相等；

得到关于起始段圆弧半径和驶出段圆弧半径的小车路径函数；

根据实际控制需求设定起始段圆弧半径和驶出段圆弧半径，得到小车路径。

3.根据权利要求1所述的AGV跟踪控制方法，其特征在于，所述计算小车从当前位置到目的地位置需要转动的角度具体包括：

设当前小车位置坐标为(X，Y)，目的地位置坐标为(X1，Y1)，小车初始姿态角为yaw，根据以下公式计算小车需要转动的角度：

其中，k为常系数，e为横向误差，v₁为前轮车速。

4.根据权利要求1所述的AGV跟踪控制方法，其特征在于，前瞻距离f的计算公式为：

f＝u^＊v^＊L，

其中，u为常系数，v为车速，L为车体轴距。

5.根据权利要求4所述的AGV跟踪控制方法，其特征在于，前瞻点Z(Xz，Yz)的计算公式为：

Xz＝X+u^＊v^＊L^＊cos(yaw)；

Yz＝Y+u^＊v^＊L^＊sin(yaw)；

6.根据权利要求3所述的AGV跟踪控制方法，其特征在于，所述更新车体状态具体包括：

X′＝X+v₁ ^＊cos(yaw)^＊dt，

Y′＝Y+v₁ ^＊sin(yaw)^＊dt，

7.一种终端设备，包括收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述的AGV跟踪控制方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的AGV跟踪控制方法中的步骤。