一种AGV及其导航方法与流程

一种agv及其导航方法
技术领域
1.本发明涉及物流技术领域，特别涉及一种自动导航车(agv)。


背景技术：

2.我国近年来关于自动导航车(agv)的研究与开发呈现出一片欣欣向荣的景象，这主要与这几年的物流热有关。导航是关键技术之一，通俗地讲，“导航”是移动机器人在穿越环境时确定路径的技术和学问，由于有了导航装置和设备，机器人在移动过程中才不至于迷失方向，不至于与其它物体发生碰撞。目前，agv的导引方式包括连续导引方式和断续导引方式，两者的区别在于前者是连续设置标记,而断续导引方式agv有自由行进的时段，使得agv的行进更灵活、投资少，但对于agv自身的自主性能要求提高。因此，造成了要想获得agv好的导引效果，就需要付出较高的成本；要想降低agv的制造成本，就无法获得准确、灵活的导引。


技术实现要素：

3.有鉴于以上连续导引方式agv制造成本高、断续导引方式精准度低的问题，有必要提出一种agv及其导航方法，实现了导航的稳定、精准和agv制造成本相对较低。
4.一种agv，包括车体、安装在车体底部前侧的舵轮、对称安装在车体底部后侧的两个从动轮、安装在两个从动轮之间的磁导航传感器、安装在所述磁导航传感器远离所述舵轮方向上的陀螺仪和安装在所述陀螺仪后的读卡器；
5.所述舵轮是行走轮和转向轮的总成，主要用以控制所述车体的行走和转向；
6.所述从动轮对称的安装在车体底部后端的两侧，与所述舵轮形成三轮支撑结构，起到对所述车体的支撑作用；也即两个所述从动轮对称的安装在所述车体主轴的两侧，与安装在车体底部前侧主轴线上的舵轮形成三角支撑结构，以支撑车体；
7.所述磁导航传感器安装在车体主轴线上、且置于两个所述从动轮之间，用以检测所述agv的实际行进方向与规划路径之间的法向偏差；
8.所述陀螺仪安装在车体主轴线上、且置于所述磁导航传感器远离所述舵轮的方向上，用以检测agv的航向角。
9.优选地，所述agv还包括读卡器，所述读卡器安装在车体主轴线上、且置于所述陀螺仪远离所述磁导航传感器的方向上，用以读取射频卡中的数据，以实现agv在不同路径间的顺利切换。
10.所述agv的导航方法是，通过所述磁导航传感器检测预先设置在规划路径上的磁钉，并读取所述磁钉中存储的路径值，依据所述路径值不断调整所述agv的实际行进方向，使所述agv的实际行进方向与规划路径之间的法向偏差始终保持在预设的范围内。更优地，依据所述路径值不断调整所述agv的实际行进方向，使所述agv的实际行进方向与规划路径之间的法向偏差趋于零，也即实现了实际行进路径与规划路径相一致。通过设置所述磁钉和所述磁导航传感器种检测agv法向偏差的方法，可以提升实际路径的感应度，避免了由于
室外环境如下雨、下雪、沙尘等导致的导引失效的问题。
11.优选地，为了方便地调整所述agv的实际行进方向，将所述agv的规划路径设置在具有x-y坐标系的地图中，所述地图依据所述agv实际运行的作业区域绘制，从而可以很好的指引所述agv运行到合适的、指定的位置。
12.更优地，为了使所述agv的航向角更精准，将所述陀螺仪检测的航向角和积分计算出的航向角进行融合，可以获得适用不同运行速度的所述agv的航向角，避免了由于所述agv行进速度造成的航向偏移，提高了所述agv的运行精准度和稳定性。
13.优选地，为了使所述agv适用于不同的路径，在路径变化的地方设置有射频卡，设置在所述agv上的所述读卡器读取所述射频卡中的信息，从而导引所述agv在变化后的路径上行进。通过射频卡的使用，可以使所述agv能够准确、高效地停靠在预定的位置处，从而提升了agv的运行效率、或者作业效率等。
14.作为本技术方案的一种优化，为了避免所述agv在行进过程中由于累计误差造成的跑偏，在所述x-y坐标系的基础上，还设有对所述agv行进方向的偏差补偿，所述偏差补偿包括角度偏差补偿和坐标偏差补偿，所述角度偏差补偿用以补偿agv实际行进方向与预设航向角之间的偏差，从而解决因两者间存在偏差导致的agv行进方向偏离预设路径的问题；所述坐标偏差补偿通过修改所述x-y坐标系的方法，实现对所述磁导航传感器检测到的法向偏差进行补偿，从而避免所述agv行驶偏离预设路径。
15.优选地，所述角度偏差补偿通过磁导航传感器检测的所述agv的法向偏差进行补偿，或者说通过预设路径上的所述磁钉和所述agv从动轮中心之间的距离偏差对所述agv的航向角进行角度偏差补偿，从而解决因所述agv实际行进方向偏离造成的所述磁导航传感器检测的航向角不断增大致使的融合的航向角偏差。
16.本发明技术方案的有益效果：通过采用陀螺仪、磁导航传感器和积分算法相结合的方法，实现了agv可以在不同路径的及时、随机和稳定切换；同时，通过陀螺仪检测的agv的航向角和磁导航传感器检测的法向偏差可以精准的控制所述agv的行进方向。
附图说明
17.图1是一种agv布置结构示意图；
18.图2是磁导航示意图；
19.图3是坐标系x-y示意图；
20.图4是规划路径示意图；
21.图5是偏差补偿示意图；
22.其中，1-车体；2-舵轮；3-从动轮；301-第一从动轮；302-第二从动轮；4-磁导航传感器；5-陀螺仪；6-读卡器；7-磁钉；8-射频卡；α-舵轮与车体主轴线间的夹角；β-车体主轴线与坐标系x轴的夹角。
具体实施方式
23.为了更清楚地说明本发明的技术方案，结合附图对发明内容的技术方案进行详细说明，显而易见地，以下描述是本发明的一些典型实施例，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，还可以根据这些实施例获得其他的解决方案。
24.本发明旨在解决具有连续导航方式的agv制造成本高、断续导航方式agv导航效果不精准、不稳定的问题，提出了一种agv及其导航方法，通过将实际检测agv的航向角和检测agv实际行进方向与规划路径之间的法向偏差的方法导引所述agv运行的指定的地点。
25.如图1所示，一种agv，包括车体1、安装在车体底部前侧的舵轮2、对称安装在车体底部后侧的两个从动轮3、安装在两个所述从动轮3之间的磁导航传感器4、安装在所述磁导航传感器4远离所述舵轮2方向上的陀螺仪5和安装在所述陀螺仪5后的读卡器6；
26.所述舵轮2是行走轮和转向轮的总成，主要用以控制所述车体1的行走和转向；
27.所述从动轮3包括第一从动轮301和第二从动轮302，所述第一从动轮301和第二从动轮302对称的安装在所述车体1底部后侧的两侧，与所述舵轮2形成三轮支撑结构，起到对所述车体1的支撑作用；具体地说，所述第一从动轮301和第二从动轮302对称的安装在所述车体1的主轴线两侧，与安装在车体1前侧且设置在主轴线上的所述舵轮2形成三角支撑结构，用以支撑所述agv的车体1，且起到导引和行进的作用；
28.所述磁导航传感器4安装在车体1主轴线上、且置于所述第一从动轮301和第二从动轮302之间，用以检测所述agv的实际行进方向与规划路径之间的法向偏差；
29.所述陀螺仪5安装在车体1的主轴线上、且置于所述磁导航传感器4远离所述舵轮2的方向上，用以检测所述agv的航向角。
30.作为本实施例的一种优化，所述agv还包括读卡器6，所述读卡器6安装在车体1主轴线上、且置于所述陀螺仪5远离所述磁导航传感器4的方向上，用以读取射频卡8中的数据，以实现所述agv在不同路径间的顺利切换。
31.所述agv的导航方法是，通过所述磁导航传感器4检测预先设置在规划路径上的磁钉7，并读取所述磁钉7中存储的路径值，从而不断调整所述agv的实际行进方向，使得所述agv的实际行进方向与规划路径之间的法向偏差始终保持在预设的范围内。具体地，如图2所示，图中上方的箭头为所述agv的行进方向，且设置有三个所述磁钉7、且距离所述agv的行进方向由远及近，所述磁导航传感器4检测到距离箭头方向越近的磁钉7对应的法向偏差越接近零值，也即所述agv的实际行进路径越接近规划路径，或者可以说所述agv的行进路径越正确，从而提升了所述agv的行进精准性和稳定性，提升了agv的运行效率。
32.优选地，为了方便地调整所述agv的实际行进方向，如图3所示，将所述agv的规划路径设置在具有x-y坐标系的地图中，所述地图依据所述agv实际运行的作业区域绘制，从而可以很好的导引所述agv运行到合适的、指定的位置。例如，在所述x-y坐标系中，所述agv从a点出发行进到b点，为了准确的获取所述agv的所在位置，采用积分算法获取所述agv所在位置的坐标c(xc，yc)，所述坐标c的计算方法是：
33.xc＝xc+v
×
cosα
×
cosβ
×
cycletime
34.yc＝yc+v
×
cosα
×
sinβ
×
cycletime
[0035][0036]
其中，v-agv的行走速度；α-舵轮与车体主轴线间的夹角；β-车体主轴线与坐标系x轴的夹角(也即agv的航向角)；cycletime-控制器采样周期；l-前后轮轴距。
[0037]
补充地，在计算所述坐标c时，同时也计算了所述agv在所述坐标c处的航向角βc，从而保证了所述agv的能按照预设的路径行进到合适的位置，也即保证了所述agv能够在合
适的时候调整角度，转向指定的方向和位置。
[0038]
进一步地，为了使所述agv的航向角更精准，将所述陀螺仪5检测的航向角β和积分计算出的航向角βc进行融合，可以获得适用不同运行速度的所述agv的航向角，避免了由于所述agv行进速度造成的航向偏移，提高了所述agv的运行精准度和稳定性。例如，融合的航向角β
融
的计算方法是：
[0039]
β
融合
＝k
×
β+(1-k)
×
βc[0040]
其中，β
融合-融合后的航向角；β-agv的航向角；β
c-积分计算的航向角；k-比例因子。
[0041]
更进一步地，所述比例因子k与所述agv的运行速度成正比，也即所述agv的速度越快、所述比例因子k越大；所述agv的速度越高，所述陀螺仪5检测的航向角对融合的航向角影响越大，从而适用于高速行进的所述agv；所述agv的速度越低，所述积分计算的航向角对融合的航向角影响越大，从而适用于低速行进的所述agv；通过所述融合的航向角实现了所述agv在高速和低速不同状态随机切换和适时调整，实现了所述agv稳定、精准行进。
[0042]
作为本实施例的另一种补充，如图4所示，为了使所述agv适用于不同的路径，在路径变化的地方设置有射频卡8，设置在所述agv上的所述读卡器6读取所述射频卡8中的信息，从而导引所述agv在变化后的路径上行进。具体地，所述射频卡8中存储有变化后的路径的起始坐标、终点坐标、行进速度、行走方向、转弯半径、转弯角度等各种信息；所述读卡器6获取了上述信息后，依据上述信息即可快速的实现不同路径间的顺利切换，且可以在新的路径上精准、稳定、快速的行进，提升了所述agv的运行效率。
[0043]
作为本实施例的另一种优化，如图5所示，为了避免所述agv在行进过程中由于累计误差造成的跑偏，在所述x-y坐标系的基础上，还设有对所述agv行进方向的偏差补偿，所述偏差补偿包括角度偏差补偿和坐标偏差补偿，所述角度偏差补偿用以补偿agv实际行进方向与预设航向角之间的偏差，从而解决因两者间存在偏差导致的agv行进方向偏离预设路径的问题；所述坐标偏差补偿通过修改所述x-y坐标系的方法，实现对所述磁导航传感器检测到的法向偏差进行补偿，从而避免所述agv行驶偏离预设路径。
[0044]
补充地，所述角度偏差补偿是对磁导航传感器检测的所述agv的法向偏差进行补偿，或者说通过预设路径上的所述磁钉和所述agv从动轮中心之间的距离偏差对所述agv的航向角进行角度偏差补偿，从而解决因所述agv实际行进方向偏离造成的所述磁导航传感器检测的航向角不断增大致使的融合的航向角偏差。例如，所述磁导航传感器检测的所述法向偏差为l、所述角度偏差补偿为β
补偿值
；具体地，β
补偿值
＝f(l)＝k
×
l+b，其中k和b为补偿系数。
[0045]
补充地，所述坐标偏差补偿的具体实现方法是，将原x坐标差去l
×
sinβ，将原y坐标加和l
×
cosβ，也即修正后的x`-y`坐标系具有：
[0046]
x`＝x-l
×
sinβ
[0047]
y`＝y+l
×
cosβ
[0048]
其中，x和y为坐标值；l为agv的法向偏差；β为agv的航向角。
[0049]
通过本方案的实施，实现了agv的连续导引效果，避免了现有连续导引方式造成的agv生产制造成本高的问题；同时实现了agv导航的精准性和稳定性，提供了agv的运行效率和作业效率，避免了agv跑偏造成的需要再次调整或者刷新控制软件或者地面导引带来的时间上的耽误。
[0050]
以上实施例仅是对本发明技术方案的一种典型应用的描述，在合理的、不需要付出创造性劳动的基础上，还可以进行合理的拓展。