CN117799451A - 一种双向遥控四舵轮的运动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双向遥控四舵轮的运动控制方法，包括AGV底盘、车辆控制系统、以及设置在AGV底座前后方的四组舵轮，舵轮包括行走轮、行走电机和转向电机，行走电机驱动行走轮来控制AGV小车行进，转向电机用于精准控制对应行走轮相对于车体的旋转角度，通过车辆控制系统协调控制，对每个舵轮进行速度和转向的角度的独立控制，实现双端操控的四舵轮AGV的运动控制，以遥控端面向车体方向为前进方向区分左右方向；实现了双端操控的四舵轮控制方法，优化空间利用效率，扩展了AGV的适用范围；同时，确保在行进过程中各个舵轮无滑动摩擦，有效延长了行进轮的使用寿命；在前进转弯时可以切换为前方遥控接口进行倒车操作，更易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及AGV小车运动控制技术领域，具体为一种双向遥控四舵轮的运动控制方法。
背景技术
AGV小车也叫无人搬运车，依靠自身自动导向系统，在无需人工操作的情况下能够沿预定的路线将物料自动从起点运送到目的地，因此被人们大量使用。
传统AGV小车通常使用双差速驱动或单轮驱动,双差速驱动以内外轮速度差来实现转向，但可能在转向和平移时出现车轮滑移和震动，导致车轮磨损增加，同时带来明显的能量损耗；而单端遥控多舵轮驱动车辆则在前进转向时不易查看车辆前方工作情况，从而发生车体剐蹭或磕碰等造成车体损伤；针对上述问题提出了一种双向遥控四舵轮的运动控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种双向遥控四舵轮的运动控制方法，实现了双端操控的四舵轮控制方法，优化空间利用效率，扩展了AGV的适用范围；同时，确保在行进过程中各个舵轮无滑动摩擦，有效延长了行进轮的使用寿命，在前进转弯时可以切换为前方遥控接口进行倒车操作，更易于操作，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双向遥控四舵轮的运动控制方法，包括AGV底盘、车辆控制系统、以及设置在AGV底座前后方的四组舵轮，舵轮包括行走轮、行走电机和转向电机，行走电机驱动行走轮来控制AGV小车行进，转向电机用于精准控制对应行走轮相对于车体的旋转角度，通过车辆控制系统协调控制，对每个舵轮进行速度和转向的角度的独立控制，实现双端操控的四舵轮AGV的运动控制，以遥控端面向车体方向为前进方向区分左右方向，运动时提供左前方舵轮给定速度及偏转角度的舵轮A0，并且通过测量已知前后舵轮的中心间距为L，左右舵轮之间的中心间距为D；
前后方遥控操作时的运动控制分析可以统一分析；在进行转向运动时，可以将整体运动看作车体各点绕同一圆心做圆周运动，并且因为车体整体为刚体，所以车体上各点做圆周运动的角速度ω相等；规定每次进行运动时，首先统一给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，以此为基础对其他三舵轮的偏转角度及速度值进行计算；
对前进左转、前进右转、后退左转和后退右转分析，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，；
此时运动分析数学表达公式如下：
A0舵轮所对应的圆周运动的半径为：；
A0舵轮所对应的圆周运动的角速度为：；
R1和R3满足：；
可得其他三舵轮的偏转角度及速度值满足公式：
。
进一步的，对原地旋转分析，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，原地旋转时，视作车体各点以车的矩形几何中心为圆心，做圆周运动；
此时运动分析数学表达公式如下：。
进一步的，对前进左斜行、前进右斜行、后退左斜行和后退右斜行分析，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，；
此时运动分析数学表达公式如下：。
进一步的，对左右平移分析，视作斜行情况下偏转角为90°即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实现了双端操控的四舵轮控制方法，优化空间利用效率，扩展了AGV的适用范围；同时，确保在行进过程中各个舵轮无滑动摩擦，有效延长了行进轮的使用寿命，在前进转弯时可以切换为前方遥控接口进行倒车操作，更易于操作。
附图说明
图1为本发明后方遥控操作时舵轮命名示意图；
图2为本发明前方遥控操作时舵轮命名示意图；
图3为本发明前进左转时运动分析示意图；
图4为本发明前进右转时运动分析示意图；
图5为本发明后退左转时运动分析示意图；
图6为本发明后退右转时运动分析示意图；
图7为本发明原地旋转时运动分析示意图；
图8为本发明向左前方斜行时运动分析示意图；
图9为本发明向右前方斜行时运动分析示意图；
图10为本发明向左后方斜行运动分析示意图；
图11为本发明向右后方斜行时运动分析示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：一种双向遥控四舵轮的运动控制方法，包包括AGV底盘、车辆控制系统、以及设置在AGV底座前后方的四组舵轮，舵轮包括行走轮、行走电机、转向电机，转向电机自带增量型编码器；行走电机驱动行走轮来控制AGV小车行进，转向电机用于精准控制对应行走轮相对于车体的旋转角度，通过车辆控制控制系统协调控制，对每个舵轮进行速度和转向的角度的独立控制，实现双端操控的四舵轮AGV的运动控制，提高了系统的可控性和灵活性。
以遥控端面向车体方向为前进方向区分左右方向，运动时提供左前方舵轮给定速度及偏转角度的舵轮A0，并且通过测量已知前后舵轮的中心间距为L，左右舵轮之间的中心间距为D，在不同操作端的舵轮命名如附图1、附图2所示：此命名方式下，前后方遥控操作时的运动控制分析可以统一分析；在进行转向运动时，可以将整体运动看作车体各点绕同一圆心做圆周运动，并且因为车体整体为刚体，所以车体上各点做圆周运动的角速度ω相等。规定每次进行运动时，统一给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，以此为基础对其他三舵轮的偏转角度及速度值进行计算。
一、当前进左转时，给定舵轮的速度/>及偏转角度/>，且圆周运动时，，此时运动分析如附图3所示：
此时：
A0舵轮所对应的圆周运动的半径为：；
A0舵轮所对应的圆周运动的角速度为：；
R1和R3满足：；
可得：。
二、当前进右转时，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，此时运动分析如附图4所示；由此可得：
A0舵轮所对应的圆周运动的半径为：；
A0舵轮所对应的圆周运动的角速度为：；
此时R1和R3满足：；
可得：。
三、当后退左转时，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，，此时运动分析如附图5所示；
由此可得：
舵轮所对应的圆周运动的半径为：/>；
舵轮所对应的圆周运动的角速度为：/>；
此时R1和R3满足：；
可得：。
四、当后退右转时，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，此时运动分析如附图6所示；
由此可得：
舵轮所对应的圆周运动的半径为：/>；
舵轮所对应的圆周运动的角速度为：/>；
此时R1和R3满足：；
可得：。
由上面对前进左转、前进右转、后退左转和后退右转分析可知，其他三舵轮的偏转角度及速度值满足相同的数学公式。
五、当原地旋转时，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，，此时运动分析如附图7所示；
原地旋转时，视作车体各点以车的矩形几何中心为圆心，做圆周运动。
由此可得：。
六、当前进左斜行时，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，，此时运动分析如附图8所示；
此时：。
七、当前进右斜行时，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，，此时运动分析如附图9所示；
此时：。
八、当后退左斜行时，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，，此时运动分析如附图10所示；
此时：。
九、当后退右斜行时，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，，此时运动分析如附图11所示；
此时：。
由上面对前进左斜行、前进右斜行、后退左斜行和后退右斜行进行分析，由此可知；其他三舵轮的偏转角度及速度值满足相同的数学公式；即给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，；
此时满足的运动分析数学表达公式如下：。
十、左右平移时，视作斜行情况下偏转角为90°即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
Claims (4)
1.一种双向遥控四舵轮的运动控制方法，包括AGV底盘、车辆控制系统、以及设置在AGV底座前后方的四组舵轮，其特征在于：舵轮包括行走轮、行走电机和转向电机，行走电机驱动行走轮来控制AGV小车行进，转向电机用于精准控制对应行走轮相对于车体的旋转角度，通过车辆控制系统协调控制，对每个舵轮进行速度和转向的角度的独立控制，实现双端操控的四舵轮AGV的运动控制，以遥控端面向车体方向为前进方向区分左右方向，运动时提供左前方舵轮给定速度及偏转角度的舵轮A0，并且通过测量已知前后舵轮的中心间距为L，左右舵轮之间的中心间距为D；
前后方遥控操作时的运动控制分析可以统一分析；在进行转向运动时，可以将整体运动看作车体各点绕同一圆心做圆周运动，并且因为车体整体为刚体，所以车体上各点做圆周运动的角速度ω相等；规定每次进行运动时，首先统一给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，以此为基础对其他三舵轮的偏转角度及速度值进行计算；
对前进左转、前进右转、后退左转和后退右转分析，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，；
此时运动分析数学表达公式如下：
A0舵轮所对应的圆周运动的半径为：；
A0舵轮所对应的圆周运动的角速度为：；
R1和R3满足：；
可得其他三舵轮的偏转角度及速度值满足公式：
。
2.根据权利要求1所述的一种双向遥控四舵轮的运动控制方法，其特征在于：对原地旋转分析，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，，原地旋转时，视作车体各点以车的矩形几何中心为圆心，做圆周运动；
此时运动分析数学表达公式如下：。
3.根据权利要求1所述的一种双向遥控四舵轮的运动控制方法，其特征在于：对前进左斜行、前进右斜行、后退左斜行和后退右斜行分析，给定舵轮A0的速度V0及偏转角度α0，且圆周运动时，；
此时运动分析数学表达公式如下：。
4.根据权利要求1所述的一种双向遥控四舵轮的运动控制方法，其特征在于：对左右平移分析，视作斜行情况下偏转角为90°即可。
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Citations (5)
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| CN110209162A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-09-06 | 珠海达明科技有限公司 | 一种基于阿克曼转向原理的四驱agv寻迹方法 |
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