CN113934216A - 一种用于单舵轮agv的二维码加惯性导航控制方法 - Google Patents
一种用于单舵轮agv的二维码加惯性导航控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113934216A CN113934216A CN202111409297.3A CN202111409297A CN113934216A CN 113934216 A CN113934216 A CN 113934216A CN 202111409297 A CN202111409297 A CN 202111409297A CN 113934216 A CN113934216 A CN 113934216A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- agv
- steering wheel
- dimensional code
- steering
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 241000380131 Ammophila arenaria Species 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0223—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving speed control of the vehicle
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0221—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving a learning process
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，包括单舵轮AGV，所述单舵轮AGV包括两个定向轮和一个舵轮，所述舵轮用于单舵轮AGV的转向，两个定向轮位于AGV后侧，用于支撑车身，用于读取二维码信息的二维码导航传感器安装位置位于单舵轮AGV上；惯性导航传感器安装于单舵轮AGV的运动学中心，本发明将二维码导航传感器和惯性导航传感器装在单舵轮AGV车身上，并结合本发明的导航偏差模型，可以保持单舵轮AGV上二维码导航传感器位置方向始终指向下一个二维码，而非简单的沿着二维码中线行走，其摆动幅度小、路径调整迅速。
Description
技术领域
本发明涉及智能移动机器人技术领域，具体领域为用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法。
背景技术
二维码加惯性导航的应用，为AGV导航提供了一种更加灵活的导航方式。相比与传统的磁条或色带导航，该导航方式只需要间歇粘贴二维码即可，避免了全线粘贴磁条导致的较大施工量，且使用灵活，是目前普遍使用的AGV导航技术之一。二维码及惯性导航的原理是，当安装于AGV车身的视觉传感器检测二维码时，可以获取当前AGV相对于地面的绝对位置及车身角度参数，在二维码之间空档区域时，通过惯性导航传感器获取AGV的角度偏差；通过以一定的间隔分布二维码，可不断修正惯性导航传感器的累计误差。对于二维码及惯性导航的数据，常采用PID控制进行修正，使AGV沿着预定的路径行进。目前二维码加惯性导航已大量应用于仓储及物流领域。然而，绝大多数采用二维码加惯性导航的AGV均采用差速或双舵轮驱动，极少有用于单舵轮AGV。相比于双舵轮或差速驱动，单舵轮在牵引领域应用更多，且有更低的成本，因此有必要对单舵轮AGV的二维码惯性导航加以研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，包括单舵轮AGV，所述单舵轮AGV包括两个定向轮和一个舵轮，所述舵轮用于单舵轮AGV的转向，两个定向轮位于AGV后侧，用于支撑车身，用于读取二维码信息的二维码导航传感器安装位置位于单舵轮AGV上；惯性导航传感器安装于单舵轮AGV的运动学中心，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、计算偏转角度；
所述二维码导航传感器读取到地面上二维码时，将二维码与二维码导航传感器之间所成的角度换算为单舵轮AGV中线与导航线路之间所成的第一偏转角度，根据当前检测到的二维码距离下一个相邻二维码的直线距离，计算出单舵轮AGV抵达下一个相邻二维码应处于的角度，即第二偏转角度；
步骤二、计算调整角度；
步骤一计算出的第二偏转角度与第一偏转角度之间的差值即为单舵轮AGV需要调整的角度；
步骤三、调整单舵轮AGV；
使用PID算法对单舵轮AGV的车身角度进行调整，使AGV始终保持二维码导航传感器方向指向下一个相邻的二维码。
优选的，当AGV读码器离开二维码时，启用惯性导航传感器，将最后一个二维码算出的数据作为惯性导航传感器的航向角初始值，以此为基础，结合惯性导航传感器获取到的角度变化值，通过PID控制实时保持AGV运行路径的指向性。
优选的，步骤三中，PID算法的输出为单舵轮AGV的角速度，即通过单舵轮AGV车身角速度的不断调整来控制单舵轮AGV的航向。角速度调整的实现可使用单舵轮AGV的舵轮输出一定的行走速度，并调整舵轮的角度实现。
优选的，位于地面上的相邻二维码之间均为等距设置。
优选的，二维码导航传感器安装在舵轮与定向轮中间靠近舵轮附近的位置；惯性导航传感器安装于单舵轮AGV的运动学中心，即定向轮的中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，将二维码导航传感器和惯性导航传感器装在单舵轮AGV车身上，并结合本发明的导航偏差模型，可以保持单舵轮AGV上二维码导航传感器位置方向始终指向下一个二维码，而非简单的沿着二维码中线行走，其摆动幅度小、路径调整迅速。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的偏差角度示意图；
图3为本发明惯性导航PID控制模型。
图中：1-定向轮、2-舵轮、3-二维码导航传感器、4-惯性导航传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，包括单舵轮AGV，如图1所示，所述单舵轮AGV包括两个定向轮1和一个舵轮2，所述舵轮2用于单舵轮AGV的转向，两个定向轮位于AGV后侧，用于支撑车身，用于读取二维码信息的二维码导航传感器3安装位置位于单舵轮AGV上；惯性导航传感器4安装于单舵轮AGV的运动学中心，所述惯性导航传感器4用于控制单舵轮AGV的转向，包括以下步骤：
步骤一、计算偏转角度；
如图2所示，当单舵轮AGV小车上的二维码导航传感器3运动至二维码处时，所述二维码导航传感器3读取到地面上二维码，将二维码与二维码导航传感器3之间所成的角度换算为单舵轮AGV中线与导航线路之间所成的第一偏转角度，AGV当前的传感器位置为px、py，单位为mm。单舵轮AGV在地标点A所在的位置其偏差为纵向偏差Δx、侧向偏差Δy、角度偏差，AGV路径下一个地标点为B点。AGV途径地标点A后，需将自身的车身角度(以二维码导航传感器为参考)对准下一个地标点B，才能够保证AGV整个运行路径途径地标点。
AGV自身传感器相对于运动中心的安装角度：
pθ＝arctan(px/py) (1)
其中pθ的单位为度。
单舵轮AGV在A点的偏差角度Δθ即为传感器获取的相对于二维码坐标的实际偏差，根据当前检测到的二维码距离下一个相邻二维码的直线距离，计算出单舵轮AGV抵达下一个相邻二维码应处于的角度，即第二偏转角度，记为Δα；
步骤二、计算调整角度；
步骤一计算出的第二偏转角度与第一偏转角度之间的差值即为单舵轮AGV需要调整的角度，AGV在B点的角度偏差Δα与其余各项参数的关系为：
其中各角度物理量单位为°，距离物理量单位为mm。为简化公式，令：
最终可得：
sin(Δα)(Lx+Δx+Dx)+cos(Δα)(Δy-Ly)＝-py (6)
令
最终可得：
由以上的公式，最终可得为满足AGV由A点指向B点时，所需的角度调整量为：
β＝Δθ-Δα (9)
β即为调整角度；
步骤三、调整单舵轮AGV；
使用PID算法对单舵轮AGV的车身角度进行调整，使AGV始终保持二维码导航传感器3方向指向下一个相邻的二维码，单舵轮AGV的车身角度调整使用舵轮2实现，当舵轮2行走机构具有一定速度，且转向机构带有角度偏转时，在车身的y轴方向就有了一个速度分量，此时AGV的车身角速度为：
具体而言，当AGV读码器离开二维码时，启用惯性导航传感器4，将最后一个二维码算出的数据作为惯性导航传感器4的航向角初始值，以此为基础，结合惯性导航传感器4获取到的角度变化值，通过PID控制实时保持AGV运行路径的指向性，从而消除累计误差的影响。
具体而言，步骤三中，PID算法的输出为单舵轮AGV的角速度，即通过单舵轮AGV车身角速度的不断调整来控制单舵轮AGV的航向。角速度调整的实现可使用单舵轮AGV的舵轮2输出一定的行走速度，并调整舵轮2的角度实现，PID控制模型如图3所示。
具体而言，为减少运算，同时消除累计误差，位于地面上的相邻二维码之间均为等距设置。
具体而言，二维码导航传感器3安装在舵轮2与定向轮1中间靠近舵轮附近的位置；惯性导航传感器4安装于单舵轮AGV的运动学中心，即定向轮1的中心，从而便于导航传感器3对单舵轮AGV移动的控制，同时也避免了单舵轮AGV移动过程中对地面上的二维码产生损伤。
工作原理：本发明工作时，当AGV读取到二维码信息时，将当前二维码传感器的偏差角度换算为单舵轮AGV车身中线相对于导航路径的角度；根据当前二维码与下一个二维码的距离，计算出单舵轮AGV车身抵达下一个二维码时应处于的角度；计算两者的差值，算出当前单舵轮AGV需要调整的角度，使用PID算法对AGV的车身角度进行调整，使AGV始终保持二维码传感器3方向指向下一个二维码。当AGV读码器离开二维码时，启用惯性导航传感器4，将最后一个二维码算出的数据作为惯性导航传感器4的航向角初始值，以此为基础，结合惯性导航传感器4获取到的角度变化值，通过PID控制实时保持单舵轮AGV运行路径的指向性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，包括单舵轮AGV，所述单舵轮AGV包括两个定向轮(1)和一个舵轮(2)，所述舵轮(2)用于单舵轮AGV的转向，两个定向轮位于AGV后侧，用于支撑车身，用于读取二维码信息的二维码导航传感器(3)安装位置位于单舵轮AGV上；惯性导航传感器4安装于单舵轮AGV的运动学中心，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、计算偏转角度；
所述二维码导航传感器(3)读取到地面上二维码时，将二维码与二维码导航传感器(3)之间所成的角度换算为单舵轮AGV中线与导航线路之间所成的第一偏转角度，根据当前检测到的二维码距离下一个相邻二维码的直线距离，计算出单舵轮AGV抵达下一个相邻二维码应处于的角度，即第二偏转角度；
步骤二、计算调整角度；
步骤一计算出的第二偏转角度与第一偏转角度之间的差值即为单舵轮AGV需要调整的角度；
步骤三、调整单舵轮AGV；
使用PID算法对单舵轮AGV的车身角度进行调整，使AGV始终保持二维码导航传感器(3)方向指向下一个相邻的二维码。
2.根据权利要求1所述的一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，其特征在于：当AGV读码器离开二维码时，启用惯性导航传感器(4)，将最后一个二维码算出的数据作为惯性导航传感器(4)的航向角初始值，以此为基础，结合惯性导航传感器(4)获取到的角度变化值，通过PID控制实时保持AGV运行路径的指向性。
3.根据权利要求2所述的一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，其特征在于：步骤三中，PID算法的输出为单舵轮AGV的角速度，即通过单舵轮AGV车身角速度的不断调整来控制单舵轮AGV的航向。角速度调整的实现可使用单舵轮AGV的舵轮(2)输出一定的行走速度，并调整舵轮(2)的角度实现。
4.根据权利要求1所述的一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，其特征在于：位于地面上的相邻二维码之间均为等距设置。
5.根据权利要求1所述的一种用于单舵轮AGV的二维码加惯性导航控制方法，其特征在于：二维码导航传感器(3)安装在舵轮(2)与定向轮(1)中间靠近舵轮附近的位置；惯性导航传感器(4)安装于单舵轮AGV的运动学中心，即定向轮(1)的中心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111409297.3A CN113934216A (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 一种用于单舵轮agv的二维码加惯性导航控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111409297.3A CN113934216A (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 一种用于单舵轮agv的二维码加惯性导航控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113934216A true CN113934216A (zh) | 2022-01-14 |
Family
ID=79288233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111409297.3A Pending CN113934216A (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 一种用于单舵轮agv的二维码加惯性导航控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113934216A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114779755A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-07-22 | 国以贤智能科技(上海)股份有限公司 | 基于混合导航方式的单舵轮叉车运动控制方法及*** |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106338991A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-18 | 南京理工大学 | 一种基于惯性导航和二维码的机器人及定位导航方法 |
| CN107463173A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-12 | 广州维绅科技有限公司 | 仓储agv导航方法及装置、计算机设备及存储介质 |
| WO2018072712A1 (zh) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 北京京东尚科信息技术有限公司 | Agv运输车及其控制方法 |
| CN207737387U (zh) * | 2017-12-19 | 2018-08-17 | 青岛海通机器人***有限公司 | 一种双轮差速惯性导航的潜伏举升式移动机器人 |
| CN108592906A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-28 | 合肥工业大学 | 基于二维码和惯性传感器的agv复合导航方法 |
| WO2021093288A1 (zh) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 浙江大学华南工业技术研究院 | 基于天花板式二维码的仿磁条定位方法及装置 |
-
2021
- 2021-11-25 CN CN202111409297.3A patent/CN113934216A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106338991A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-18 | 南京理工大学 | 一种基于惯性导航和二维码的机器人及定位导航方法 |
| WO2018072712A1 (zh) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 北京京东尚科信息技术有限公司 | Agv运输车及其控制方法 |
| CN107463173A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-12 | 广州维绅科技有限公司 | 仓储agv导航方法及装置、计算机设备及存储介质 |
| CN207737387U (zh) * | 2017-12-19 | 2018-08-17 | 青岛海通机器人***有限公司 | 一种双轮差速惯性导航的潜伏举升式移动机器人 |
| CN108592906A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-28 | 合肥工业大学 | 基于二维码和惯性传感器的agv复合导航方法 |
| WO2021093288A1 (zh) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 浙江大学华南工业技术研究院 | 基于天花板式二维码的仿磁条定位方法及装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114779755A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-07-22 | 国以贤智能科技(上海)股份有限公司 | 基于混合导航方式的单舵轮叉车运动控制方法及*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111610780B (zh) | 一种自动驾驶车路径跟踪控制方法及其装置 | |
| CN107544520B (zh) | 一种用于四轮载具自动驾驶的控制方法 | |
| CN108673496B (zh) | 一种基于纯追踪模型的工业机器人路径跟踪方法 | |
| US6721638B2 (en) | AGV position and heading controller | |
| CN109144078B (zh) | 一种基于二维码导航共线双舵轮agv路线纠偏方法及*** | |
| CN110989571B (zh) | 一种用于舵轮驱动型agv的循迹控制方法 | |
| CN103383570A (zh) | 一种可全向移动的自动导航小车 | |
| CN108732921B (zh) | 一种自动驾驶汽车横向可拓预瞄切换控制方法 | |
| JPH0324605A (ja) | 移動ロボットの走行制御方法 | |
| CN112462760B (zh) | 一种双舵轮agv路径跟踪方法 | |
| CN112596521B (zh) | 一种双舵轮磁导航agv纠偏方法及装置 | |
| CN109613919A (zh) | 基于切线修正的单舵轮后置驱动移动平台的路径引导方法 | |
| CN113934216A (zh) | 一种用于单舵轮agv的二维码加惯性导航控制方法 | |
| CN111487976A (zh) | 一种倒车轨迹跟踪方法 | |
| CN110825078A (zh) | 一种自主导航履带式车辆的地头转弯路径控制*** | |
| CN114721375A (zh) | 一种农机单天线导航路径跟踪方法 | |
| CN111674406A (zh) | 自动驾驶***车辆横向控制的方法 | |
| CN205263653U (zh) | 一种基于双闭环pid控制的sd型agv倒车姿态角控制装置 | |
| CN116968808A (zh) | 一种十字对称四轮独立驱动转向机器人控制方法和机器人 | |
| CN116185009A (zh) | 基于复合导航的差速agv纠偏控制***及方法 | |
| TWI770966B (zh) | 無人自走車之導引控制方法 | |
| CN113721454B (zh) | 一种铰接式车辆路径跟踪控制方法 | |
| CN114935342A (zh) | 一种agv及其导航方法 | |
| CN111830980B (zh) | 一种激光导航路径跟随方法 | |
| CN2700183Y (zh) | 机械制导式自动导引车导引装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |