CN114200930B - 自动导航车的后退控制方法、自动导航车及控制系统 - Google Patents

自动导航车的后退控制方法、自动导航车及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自动导航车的后退控制方法、自动导航车及控制系统,属于自动导航车技术领域,包括步骤:S4:根据第一直线距离信息和第二直线距离信息,基于直角梯形平行线之间的几何关系获取虚拟量;S5:根据虚拟量结合PID控制方法通过预设公式获取当前行进方向与电磁导航线的偏移角度信息;S6:通过控制器根据偏移角度信息控制导向轮进行导向角度修正。本发明通过将虚拟量与PID控制相结合,计算得到偏移角度信息,使得自动导航车可以根据偏移角度实时修正行进方向,能够与电磁线保持较小的误差,本控制方法精度高、计算速度快、实用性强,大大减小了自动导航车的偏移率。

Description

自动导航车的后退控制方法、自动导航车及控制系统
技术领域
本发明属于自动导航车技术领域,尤其涉及一种自动导航车的后退控制方法、自动导航车及控制系统。
背景技术
近年来,工厂物流自动化得到了快速的发展,作为物流运输的重要载体,自动导航车辆(AGV)得到了较为广泛的应用。电磁导航作为一种重要的导航方式,通常预先将电磁导航线埋藏在地下,车辆下方安装有电磁感应装置,根据通过电磁导航线交变电流产生磁场的大小来判断车辆与电磁导航线偏移的距离。然后,根据偏移距离的大小,自动导航车辆控制转向轮进行转向运动,从而到达指定的位置,完成物流任务。
而现有的自动导航车在后退过程中的路线很容易与电磁导航线发生偏移,导致自动导航车无法依规定路线行驶至指定位置,因此,急需提出一种自动导航车的后退控制方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题,提出了一种能够实时调整自身后退方向的自动导航车控制方法。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种自动导航车的后退控制方法,所述自动导航车底盘的中轴线上设有导向轮,并在所述中轴线上设有位于导向轮两侧的第一传感器和第二传感器,包括步骤:
S1:根据预设轨迹规划设置相应电磁导航线于目标场地中;
S2:获取自动导航车后退过程中,当前时刻第一传感器在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的第一直线距离信息;
S3:获取自动导航车后退过程中,当前时刻第二传感器在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的第二直线距离信息;
S4:根据第一直线距离信息和第二直线距离信息,基于直角梯形平行线之间的几何关系获取虚拟量;
S5:根据虚拟量结合PID控制方法通过预设公式获取当前行进方向与电磁导航线的偏移角度信息;
S6:通过控制器根据偏移角度信息控制导向轮进行导向角度修正。
在上述的一种自动导航车的后退控制方法中,步骤S4中的几何关系公式具体为:
其中,m3为虚拟量,m1为第一直线距离,m2为第二直线距离,L1为第一传感器的中心点与第二传感器的中心点之间的连线在水平面内的投影长度,L2为第一传感器的中心点到两随动轮中心连线之间的距离在水平面内的投影长度。
在上述的一种自动导航车的后退控制方法中,步骤S5中的预设公式具体为:
其中,θ为偏移角度,Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数,k代表当前时刻,k-1代表上一时刻,j表示从0~k之间的编号。
在上述的一种自动导航车的后退控制方法中,步骤S6具体包括:获取控制器发送的速度指令和角度指令,并根据速度指令和角度指令控制自动导航车沿电磁导航线运动。
在上述的一种自动导航车的后退控制方法中,所述第一直线距离为第一传感器的中心点在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的连线在水平面内的投影长度;所述第二直线距离为第二传感器的中心点在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的连线在水平面内的投影长度。
本发明的目的还在于提供一种自动导航车,基于上述自动导航车控制方法,包括底盘,所述底盘的中轴线上设有导向轮,并在底盘中轴线上设有位于导向轮两侧的第一传感器和第二传感器。
在上述的一种自动导航车中,所述第一传感器和第二传感器相互平行设置。
在上述的一种自动导航车中,所述底盘上设置有随动轮,且所述随动轮与所述导向轮分别设置于所述底盘的两端。
在上述的一种自动导航车中,所述第一传感器和第二传感器均为电磁传感器。
本发明还提供了一种自动导航车的控制系统,包括上述自动导航车和预埋于地面的电磁导航线。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明提供的一种自动导航车的后退控制方法,通过将虚拟量与PID控制相结合,计算得到偏移角度信息,使得自动导航车可以根据偏移角度实时修正行进方向,能够与电磁线保持较小的误差,本控制方法精度高、计算速度快、实用性强,大大减小了自动导航车的偏移率。
2、通过简单的几何公式计算得出虚拟量,整个计算过程快速高效,无需占用控制器过多的内存,大大提高了自动导航车的反应效率。
3、通过控制器根据自动导航车的实时运行状态来调整行进方向和角度,实时调控,精准捕捉,大大提高了自动导航车的工作效率。
4、本发明提供的一种自动导航车,通过将第一传感器和第二传感器相互平行设置,可以简单快速地计算出多个距离信息,便捷高效。
附图说明
图1是本发明一种自动导航车的后退控制方法中的步骤图。
图2是本发明一种自动导航车控制系统的结构示意图。
图中,100、底盘;110、导向轮;120、传感器;121、第一传感器;122、第二传感器;130、随动轮;200电磁线;300、中轴线。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上,下,左,右,前,后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系,运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
实施例一
如图1所示,本发明提供了一种自动导航车的后退控制方法,所述自动导航车底盘的中轴线上设有导向轮,并在所述中轴线上设有位于导向轮两侧的第一传感器和第二传感器,包括步骤:
S1:根据预设轨迹规划设置相应电磁导航线于目标场地中;
S2:获取自动导航车后退过程中,当前时刻第一传感器在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的第一直线距离信息;
S3:获取自动导航车后退过程中,当前时刻第二传感器在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的第二直线距离信息;
S4:根据第一直线距离信息和第二直线距离信息,基于直角梯形平行线之间的几何关系获取虚拟量;
S5:根据虚拟量结合PID控制方法通过预设公式获取当前行进方向与电磁导航线的偏移角度信息;
S6:通过控制器根据偏移角度信息控制导向轮进行导向角度修正。
本发明提供的一种自动导航车的后退控制方法,首先获取第一传感器和第二传感器在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的直线距离信息,然后基于直角梯形平行线之间的几何关系计算得到虚拟量,虚拟量即体现了自动导航车的行进路线与电磁导航线之间的偏移量,再根据虚拟量结合PID控制计算得到当前行进方向与电磁导航线的偏移角度信息,最后通过控制器根据偏移角度信息控制导向轮进行导向角度的修正。在现有技术中,多采用普通负反馈控制方法对自动导航车进行偏移控制,而由于部分自动导航车的导向轮位于底盘上朝向前进方向的一侧,导致自动导航车在后退时很容易发生偏移,偏离原有电磁导航线所规划的路径,从而影响自动导航车的工作效率和准确性,而在本实施例中,通过将虚拟量与PID控制相结合,计算得到偏移角度信息,使得自动导航车可以根据偏移角度实时修正行进方向,能够与电磁线保持较小的误差,本控制方法精度高、计算速度快、实用性强,大大减小了自动导航车的偏移率。
优选地,步骤S4中的几何关系公式具体为:
其中,m3为虚拟量,m1为第一直线距离,m2为第二直线距离,L1为第一传感器的中心点与第二传感器的中心点之间的连线在水平面内的投影长度,L2为第一传感器的中心点到两随动轮中心连线之间的距离在水平面内的投影长度。
进一步优选地,所述第一直线距离为第一传感器的中心点在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的连线在水平面内的投影长度;所述第二直线距离为第二传感器的中心点在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的连线在水平面内的投影长度。
在本实施例中,虚拟量的计算过程为利用直角梯形平行线之间的几何关系获得的,即以电磁导航线为直角边,第一直线距离、第二直线距离以及虚拟量之间均相互平行且垂直于电磁导航线,构成多个直角梯形,同时,所述第一直线距离为第一传感器的中心点在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的连线在水平面内的投影长度,第二直线距离为第二传感器的中心点在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的连线在水平面内的投影长度,L1为第一传感器的中心点与第二传感器的中心点之间的连线在同一水平面内的投影长度;L2为第一传感器的中心点到两随动轮中心连线之间的距离在同一水平面内的投影长度。本实施例中用到的多个距离信息均是可以简单直接地从自动导航车和电磁导航线的水平投影上获得的,且也是通过简单的几何公式计算得出虚拟量,整个计算过程快速高效,无需占用控制器过多的内存,大大提高了自动导航车的反应效率。
优选地,步骤S5中的预设公式具体为:
其中,θ为偏移角度,Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数,k代表当前时刻,k-1代表上一时刻,j表示从0~k之间的编号。
在本实施例中,将虚拟量与PID控制相结合,计算得到偏移角度信息,相比于传统负反馈控制方法,本控制方法计算得到的偏移角度更为准确,也使得控制器对自动导航车的偏移控制更为精准,进而控制自动导航车在后退过程中的路线准确性,避免因后退路线与电磁导航线偏移较大造成自动导航车无法到达指定位置,影响工作效率。
优选地,步骤S6具体包括:
获取控制器发送的速度指令和角度指令,并根据速度指令和角度指令控制自动导航车沿电磁导航线运动。
在本实施例中,控制器通过串口与第一传感器和第二传感器相连接,并获取相关距离信息,根据相关距离信息计算得到偏移角度,然后根据计算得到的偏移角度信息和预设的速度信息向自动导航车的驱动器发送速度指令和角度指令,控制自动导航车沿电磁导航线运动。控制器可根据自动导航车的实时运行状态来调整行进方向和角度,实时调控,精准捕捉,大大提高了自动导航车的工作效率。
实施例二
如图2所示,本实施例提供了一种自动导航车,基于实施例一所述的自动导航车后退控制方法,包括底盘100,所述底盘100的中轴线300上设有导向轮110,并在中轴线300上设有位于导向轮110两侧的传感器120,分别为第一传感器121和第二传感器122。
进一步优选地,所述随动轮130与所述导向轮110分别设置于所述底盘100的两侧。
进一步优选地,所述第一传感器121和第二传感器122相互平行设置。
进一步优选地,所述第一传感器121和第二传感器122均为电磁传感器。
在本实施例中,自动导航车的底盘100的两端分别设置有一个导向轮110和两个随动轮130,导向轮110为驱动轮,驱动随动轮130运动,现有技术中,在自动导航车处于后退状态时,由于导向轮110位于远离行进方向的一侧,故容易导致行进路线偏移电磁导航线,在本实施例中,在自动导航车底盘100的中轴线300上设有位于导向轮110两侧的第一传感器121和第二传感器122,且第一传感器121和第二传感器122相互平行设置,这为实施例一中的控制方法提供了快速简便的距离测量方法,与实施例一中的控制方法相结合,使得自动导航车在后退时可以沿预设电磁导航线200方向行进,并实时修正自动导航车的行进方向和速度,大大提高了自动导航车的工作效率。
实施例三
本实施例提供了一种自动导航车的控制系统,包括实施例二所述的自动导航车和预埋于地面的电磁导航线。
需要说明的是,在本发明中如涉及“第一”,“第二”,“一”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”,“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。术语“连接”,“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外,本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种自动导航车的后退控制方法,其特征在于,所述自动导航车底盘的中轴线上设有导向轮,并在所述中轴线上设有位于导向轮两侧的第一传感器和第二传感器,包括步骤:
S1:根据预设轨迹规划设置相应电磁导航线于目标场地中;
S2:获取自动导航车后退过程中,当前时刻第一传感器在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的第一直线距离信息;
S3:获取自动导航车后退过程中,当前时刻第二传感器在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的第二直线距离信息;
S4:根据第一直线距离信息和第二直线距离信息,基于直角梯形平行线之间的几何关系获取虚拟量;
S5:根据虚拟量结合PID控制方法通过预设公式获取当前行进方向与电磁导航线的偏移角度信息;
S6:通过控制器根据偏移角度信息控制导向轮进行导向角度修正。
2.根据权利要求1所述的一种自动导航车的后退控制方法,其特征在于,步骤S4中的几何关系公式具体为:
其中,m3为虚拟量,m1为第一直线距离,m2为第二直线距离,L1为第一传感器的中心点与第二传感器的中心点之间的连线在水平面内的投影长度,L2为第一传感器的中心点到两随动轮中心连线之间的距离在水平面内的投影长度。
3.根据权利要求2所述的一种自动导航车的后退控制方法,其特征在于,步骤S5中的预设公式具体为:
其中,θ为偏移角度,Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数,k代表当前时刻,k-1代表上一时刻,j表示从0~k之间的编号。
4.根据权利要求3所述的一种自动导航车的后退控制方法,其特征在于,步骤S6具体包括:
获取控制器发送的速度指令和角度指令,并根据速度指令和角度指令控制自动导航车沿电磁导航线运动。
5.根据权利要求3所述的一种自动导航车的后退控制方法,其特征在于,所述第一直线距离为第一传感器的中心点在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的连线在水平面内的投影长度;所述第二直线距离为第二传感器的中心点在中轴线垂线方向上与电磁导航线之间的连线在水平面内的投影长度。
6.一种自动导航车,基于权利要求1-5任一项所述的自动导航车的后退控制方法,包括底盘,其特征在于,所述底盘的中轴线上设有导向轮,并在底盘中轴线上设有位于导向轮两侧的第一传感器和第二传感器。
7.根据权利要求6所述的一种自动导航车,其特征在于,所述第一传感器和第二传感器相互平行设置。
8.根据权利要求6所述的一种自动导航车,其特征在于,所述底盘上设置有随动轮,且所述随动轮与所述导向轮分别设置于所述底盘的两端。
9.根据权利要求6所述的一种自动导航车,其特征在于,所述第一传感器和第二传感器均为电磁传感器。
10.一种自动导航车的控制系统,其特征在于,包括权利要求6所述的自动导航车和预埋于地面的电磁导航线。
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