一种双舵轮AGV圆弧路径生成方法、装置及介质与流程

本发明主要涉及食品、医药包装技术领域，特指一种双舵轮agv圆弧路径生成方法、装置及介质。

背景技术：

目前agv(automatedguidedvehicle)系统已经广泛应用于工业物料柔性搬运系统中，agv的驱动方式一般分为三种：单驱动、差速驱动和双舵轮驱动。各种驱动方式驱动轮分布各不相同。其中导航方式主要包括电磁导航、磁带导航、激光导航、二维码导航，其中前三种方式导航数据为持续连贯的，二维码导航数据是不连续的。

双舵轮agv的转弯是一个十分复杂的运动学过程，它与数学模型的建立有密切关系。在agv的圆弧路径计算中，通常忽略了舵轮打角旋转的过程，默认此过程是瞬间完成的，会产生一定的误差，这样导致agv的圆弧路径走完后，需要立马进行纠偏操作。agv的速度分量是通过舵轮角度和车身角度叠加计算，当这两个角度和大于90时，计算出来的速度存在符号问题，从而产生误差，并且agv整车速度是分别计算前舵轮和后舵轮速度后才能得到，有一定计算量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种精确性高的双舵轮agv圆弧路径生成方法，并相应提供一种双舵轮agv圆弧路径生成装置以及计算机可读储存介质。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种双舵轮agv圆弧路径生成方法，包括以下步骤：

s01、将双舵轮agv的圆弧路径规划为三个阶段，三个阶段依次为第一阶段、第二阶段和第三阶段，其中第一阶段为前后舵轮舵角等速反向旋转到角度θ；第二阶段为前后舵轮保持角度θ运行；第三阶段为前后舵轮舵角等速反向从角度θ旋转到0；

s02、根据agv圆弧转弯半径预设值r和agv前后舵轮之间的长度l，计算舵轮预定角度并根据前后舵轮的偏转角速度ω转和前舵轮的速度v车，生成各阶段所对应的圆弧路径；

s03、将步骤s02中的各阶段对应的圆弧路径首尾相接，生成双舵轮agv圆弧路径。

优选地，步骤s02中第一阶段的圆弧路径生成的具体过程为：

s21、根据agv圆弧转弯半径预设值r和agv前后舵轮之间的长度l，计算舵轮预定的调整角度然后根据θ和舵轮的偏转角速度w转，计算a阶段的舵轮打角所需时间以及任意时刻t的舵轮偏转角β＝w转t；

s22、根据前舵轮的速度v车和偏转角β，计算agv前进方向的速度v前＝v车cosβ和垂直方向的速度v转＝v车sinβ；

s23、根据v转和舵轮之间的长度l，计算出agv的旋转角速度然后对其进行积分，得到车身的偏转角度为

s24、根据v前和α，分别得到世界坐标系中x方向的分量vx＝v前sinα和y方向的分量vy＝v前cosα；

s25、对vx和vy关于时间进行积分，分别得到x方向的位移和y方向的位移

优选地，在步骤s02中，第三阶段的圆弧路径生成的具体过程为：

s31、第三阶段持续时间和第一阶段持续时间相等，即tc＝ta，舵轮偏转角β＝θ-ωt；

s32、执行步骤s22～s25。

优选地，在步骤s02中，第二阶段的圆弧路径生成的具体过程为：

s41、计算第二阶段持续的时间舵轮偏转角β＝θ；

s42、执行步骤s22～s25。

优选地，用matlab对步骤s01～s03进行仿真，补偿小车本身所带误差，根据仿真结果对θ进行调整，从而得到最终的圆弧路径。

优选地，对θ进行调整的角度小于1度。

本发明还公开了一种双舵轮agv圆弧路径生成装置，包括

第一模块，用于将双舵轮agv的圆弧路径规划为三个阶段，三个阶段依次为第一阶段、第二阶段和第三阶段，其中第一阶段为前后舵轮舵角等速反向旋转到角度θ；第二阶段为前后舵轮保持角度θ运行；第三阶段为前后舵轮舵角等速反向从角度θ旋转到0；

第二模块，用于根据agv圆弧转弯半径预设值r和agv前后舵轮之间的长度l，计算舵轮预定角度并根据前后舵轮的偏转角速度ω转和前舵轮的速度v车，生成各阶段所对应的圆弧路径；

第三模块，用于将步骤s02中的各阶段对应的圆弧路径首尾相接，生成双舵轮agv圆弧路径。

本发明还进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的双舵轮agv圆弧路径生成方法，将双舵轮agv的圆弧路径规划为三个阶段，考虑了舵轮打角的过程，从而提高了生成的圆弧路径的完整性以及精确性，省去了圆弧路径后小车进行再次对准的过程，提高了agv小车整体运行速度与稳定性；在路径生成过程中，采用前舵轮的速度代替agv整车的速度，减少了计算量；用二次投影的方式计算agv舵轮的速度，避免角度问题导致的速度误差；用matlab仿真对舵轮的打角进行补偿，进一步提高圆弧路径的精确性。

本发明的双舵轮agv圆弧路径生成装置以及介质均具有如上方法所述的优点。

附图说明

图1为发明的坐标示意图。

图2为本发明的圆弧路径示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，本实施例的双舵轮agv圆弧路径生成方法，包括以下步骤：

s01、将双舵轮agv的圆弧路径规划为三个阶段，三个阶段依次为第一阶段、第二阶段和第三阶段，其中第一阶段为前后舵轮舵角等速反向旋转到角度θ；第二阶段为前后舵轮保持角度θ运行；第三阶段为前后舵轮舵角等速反向从角度θ旋转到0；

s02、根据agv圆弧转弯半径预设值r和agv前后舵轮之间的长度l，计算舵轮预定角度并根据前后舵轮的偏转角速度ω转和前舵轮的速度v车，生成各阶段所对应的圆弧路径；

s03、将步骤s02中的各阶段对应的圆弧路径首尾相接，生成双舵轮agv圆弧路径。

本发明的双舵轮agv圆弧路径生成方法，将双舵轮agv的圆弧路径规划为三个阶段，考虑了舵轮打角的过程，从而提高了生成的圆弧路径的完整性以及精确性。

通常在agv的转弯过程中，前后舵轮的速度相等，前后舵轮的转向方式是正反方向打角，agv预定的偏转角度为90度。在agv的转弯过程中，由于后舵轮一直处于跟随状态，所以只需对前舵轮的运动过程进行数学模型分析。

如附图1所示，前舵轮的速度为v车，前舵轮打角为β，前舵轮预定的调整角度为θ，舵轮的偏转角速度ω转，agv车体的旋转角速度ω车，v车在车身前进方向上的投影分量为v前，v车在垂直车身方向上的投影分量为v转，agv车身的偏转角度为α，在世界坐标系中，v前在x轴方向上的投影分量为vx，v前在y轴方向上的投影分量为vy。整个圆弧转弯过程包括三个阶段，如图2中a、b、c所示：

a.前后舵轮舵角等速反向旋转到调整角度θ；

b.前后舵轮保持θ舵角运行；

c.前后舵轮舵角等速反向从调整角度θ旋转到0。

本实施例中，步骤s02中第一阶段的圆弧路径生成的具体过程为：

s21、根据agv圆弧转弯半径预设值r和agv前后舵轮之间的长度l，计算舵轮预定的调整角度然后根据θ和舵轮的偏转角速度ω转，计算a阶段的舵轮打角所需时间以及任意时刻t的舵轮偏转角β＝w转t；

s22、根据前舵轮的速度v车和偏转角β，计算agv前进方向的速度v前＝v车cosβ和垂直方向的速度v转＝v车sinβ；如图1中的图框1所示；

s23、根据v转和舵轮之间的长度l，计算出agv的旋转角速度然后对其进行积分，得到车身的偏转角度为

s24、根据v前和α，分别得到世界坐标系中x方向的分量vx＝v前sinα和y方向的分量vy＝v前cosα；如图1中的图框2所示；

s25、对vx和vy关于时间进行积分，分别得到x方向的位移和y方向的位移

本实施例中，在步骤s02中，第三阶段的圆弧路径生成的具体过程为：

s31、第三阶段持续时间和第一阶段持续时间相等，即tc＝ta，舵轮偏转角β＝θ-ωt；

s32、执行步骤s22～s25。

本实施例中，在步骤s02中，第二阶段的圆弧路径生成的具体过程为：

s41、计算第二阶段持续的时间舵轮偏转角β＝θ；

s42、执行步骤s22～s25。

本实施例中，由于θ的计算只是对舵轮预定调整角度的初始化估计，需要对θ进行补偿。因此，用matlab对整个计算过程进行仿真，补偿小车本身所带误差(机械传动、运动摩擦等)，根据仿真结果对θ进行调整，调整角度小于1度，从而得到最终的精确结果。

本发明的双舵轮agv圆弧路径生成方法，用二次投影的方式计算agv舵轮的速度，避免角度问题导致的速度误差；用前舵轮的速度代替agv整车的速度，减少了计算量；优化计算结果，用matlab仿真对舵轮的打角进行补偿，得到精确的圆弧路径。

本发明还相应公开了一种一种双舵轮agv圆弧路径生成装置，包括

第一模块，用于将双舵轮agv的圆弧路径规划为三个阶段，三个阶段依次为第一阶段、第二阶段和第三阶段，其中第一阶段为前后舵轮舵角等速反向旋转到角度θ；第二阶段为前后舵轮保持角度θ运行；第三阶段为前后舵轮舵角等速反向从角度θ旋转到0；

第二模块，用于根据agv圆弧转弯半径预设值r和agv前后舵轮之间的长度l，计算舵轮预定角度并根据前后舵轮的偏转角速度ω转和前舵轮的速度v车，生成各阶段所对应的圆弧路径；

第三模块，用于将步骤s02中的各阶段对应的圆弧路径首尾相接，生成双舵轮agv圆弧路径。

本发明还进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上所述的方法。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。