基于路径曲率的AGV行驶车速控制方法、装置及介质与流程

基于路径曲率的agv行驶车速控制方法、装置及介质
技术领域
1.本公开涉及但不限于agv控制技术领域，尤其涉及一种基于路径曲率的agv行驶车速控制方法、装置及介质。


背景技术：

2.轨迹规划是系统根据行为决策的结果以及车辆的行驶状态和环境信息，规划出车辆的行驶轨迹。轨迹规划主要可以分为路径规划和速度规划两部分，速度规划是在已生成路径的基础上，根据路径的特性，结合设定的速度区间，对路径的每一点赋予相应的速度。路径规划与速度规划二者相互结合，得出一条特性符合要求的轨迹，输出到运动控制系统。
3.在一般情况，agv取货位置都是固定且标定了对应的世界坐标的，所以agv只需按照预先设定的场地地图到达取货点即可顺利取放货，但是在一些特殊情况下，如人工落货或流水线到位精度不高等情况，若没有对货物定位进行修正，很难保证对货物的精准到位，导致agv取货时叉臂不能正常进栈板孔，甚至与栈板碰撞，推翻货物，就算取货时没出现问题，叉取的货物由于叉得不够平衡，容易导致agv行驶过程中货物翻倒。
4.鉴于此，有必要提供一种速度规划方案，对agv在规划路径行驶的速度进行合理规划，以保证对货物的平稳运输。


技术实现要素：

5.以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
6.本公开实施例提供了一种基于路径曲率的agv行驶车速控制方法、装置及介质，基于路径曲率对agv沿规划路径的行驶速度进行合理规划，能保证对货物的平稳运输。
7.第一方面，本公开实施例提供了一种基于路径曲率的agv行驶车速控制方法，包括：
8.获取规划路径中所有点的曲率矩阵、最小曲率阈值、以及速度阈值；
9.根据所述曲率矩阵确定该规划路径中的最大曲率；
10.根据所述最大曲率、最小曲率阈值和速度阈值确定规划路径中每个点的最大速度；其中，所述速度阈值包括最大速度阈值和最小速度阈值；
11.根据所述速度阈值确定agv在规划路径中每个点的理论速度；其中，所述理论速度包括最大理论速度和最小理论速度；
12.根据规划路径中每个点的最大速度和agv在该点的理论速度确定agv在该点的规划速度；
13.根据所述规划速度控制agv沿所述规划路径行驶。
14.在一些实施例中，所述根据所述最大曲率、最小曲率阈值和速度阈值确定规划路径中每个点的最大速度，包括：
15.对所述曲率矩阵进行阈值处理，得到规划路径中每个点的有效曲率；
16.根据所述最大曲率、最小曲率阈值和规划路径中每个点的有效曲率对所述速度阈值进行比例转换，获取规划路径中每个点的最大速度。
17.在一些实施例中，所述对所述曲率矩阵进行阈值处理的公式为：ks(i)＝max(k(i)，k
value
)，式中，k(i)表示规划路径中第i点的曲率，k
value
表示规划路径的最小曲率阈值，ks(i)表示规划路径中第i点的有效曲率；
18.所述规划路径中每个点的最大速度的计算公式为：
[0019][0020]
其中，v
max
(i)为规划路径中第i个点的最大速度，v
value_max
表示最大速度阈值，v
value_min
表示最小速度阈值。
[0021]
在一些实施例中，所述根据所述速度阈值确定agv在规划路径中每个点的理论速度，包括：
[0022]
获取agv的额定匀加速度；
[0023]
确定agv进行匀加速直线运动时的位移和速度关系式；
[0024]
根据所述关系式确定agv在每个点的速度；
[0025]
根据所述速度阈值和agv在每个点的速度确定agv在每个点的理论速度。
[0026]
在一些实施例中，所述根据所述速度阈值和agv在每个点的速度确定agv在每个点的理论速度包括：
[0027]
根据以下公式确定agv在第i个点的最大理论速度：
[0028]
vh(i)＝min(vi，v
value_max
)；
[0029]
根据以下公式确定agv在第i个点的最小理论速度：
[0030]vl
(i)＝max(viv
value_min
)；
[0031]
其中，v
value_max
表示最大速度阈值，v
value_min
表示最小速度阈值，a为agv的额定匀加速度，ds为agv在每单位时间的行驶距离，vi为agv在第i个点的速度，v
i-1
为agv在第i-1个点的速度；
[0032]
agv在第i个点的速度的计算公式为
[0033]
在一些实施例中，所述根据规划路径中每个点的最大速度和agv在该点的理论速度确定agv在该点的规划速度，包括：
[0034]
将规划路径中每个点的最大速度与agv在该点的理论速度进行比较；
[0035]
当规划路径中任一个点的最大速度大于agv在该点的最大理论速度时，则将agv在该点的规划速度设置为agv在该点的最大理论速度；
[0036]
当规划路径中任一个点的最大速度小于agv在该点的最小理论速度时，则将agv在该点的规划速度设置为agv在该点的最小理论速度；
[0037]
当规划路径中任一个点的最大速度大于等于agv在该点的最小理论速度时，且小于等于agv在该点的最大理论速度时，则将agv在该点的规划速度设置为该点的最大速度。
[0038]
在一些实施例中，所述根据所述规划速度控制agv沿所述规划路径行驶包括：
[0039]
则将agv在每个点的规划速度进行卷积平滑滤波，得到agv的行驶速度；
[0040]
根据所述行驶速度控制agv沿所述规划路径行驶。
[0041]
第二方面，本公开实施例还提供了一种基于路径曲率的agv行驶车速控制装置，所述基于路径曲率的agv行驶车速控制装置包括：
[0042]
获取模块，用于获取规划路径中所有点的曲率矩阵、最小曲率阈值、以及速度阈值；
[0043]
最大曲率确定模块，用于根据所述曲率矩阵确定该规划路径中的最大曲率；
[0044]
最大速度确定模块，用于根据所述最大曲率、最小曲率阈值和速度阈值确定规划路径中每个点的最大速度；其中，所述速度阈值包括最大速度阈值和最小速度阈值；
[0045]
理论速度确定模块，用于根据所述速度阈值确定agv在规划路径中每个点的理论速度；其中，所述理论速度包括最大理论速度和最小理论速度；
[0046]
规划速度确定模块，用于根据规划路径中每个点的最大速度和agv在该点的理论速度确定agv在该点的规划速度；
[0047]
行驶控制模块，用于根据所述规划速度控制agv沿所述规划路径行驶。
[0048]
第三方面，本公开实施例还提供了一种agv，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的基于路径曲率的agv行驶车速控制方法。
[0049]
第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如第一方面所述的基于路径曲率的agv行驶车速控制方法。
[0050]
本公开实施例包括：获取规划路径中所有点的曲率矩阵、最小曲率阈值、以及速度阈值；根据所述曲率矩阵确定该规划路径中的最大曲率；根据所述最大曲率、最小曲率阈值和速度阈值确定规划路径中每个点的最大速度；其中，所述速度阈值包括最大速度阈值和最小速度阈值；其中，所述理论速度包括最大理论速度和最小理论速度；根据规划路径中每个点的最大速度和agv在该点的理论速度确定agv在该点的规划速度；根据所述规划速度控制agv沿所述规划路径行驶。
[0051]
本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0052]
附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。
[0053]
图1是本公开一个实施例提供的基于路径曲率的agv行驶车速控制方法的流程图；
[0054]
图2是图1中规划速度的仿真效果图；
[0055]
图3是图1中行驶速度的仿真效果图；
[0056]
图4是本公开一个实施例提供的基于路径曲率的agv行驶车速控制装置的结构示意图；
[0057]
图5是本公开一个实施例提供的agv的结构图。
具体实施方式
[0058]
为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
[0059]
需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0060]
本公开提供了一种基于路径曲率的agv行驶车速控制方法、装置及介质，该方法包括：获取规划路径中所有点的曲率矩阵、最小曲率阈值、以及速度阈值；根据所述曲率矩阵确定该规划路径中的最大曲率；根据所述最大曲率、最小曲率阈值和速度阈值确定规划路径中每个点的最大速度；其中，所述速度阈值包括最大速度阈值和最小速度阈值；其中，所述理论速度包括最大理论速度和最小理论速度；根据规划路径中每个点的最大速度和agv在该点的理论速度确定agv在该点的规划速度；根据所述规划速度控制agv沿所述规划路径行驶。
[0061]
发明人为解决背景技术中的技术问题，经研究发现，由于曲率与转弯半径互为倒数，并且转弯半径越大(即曲率越小)路径越“笔直”，可允许的行驶速度越大，转弯半径越小(即曲率越大)，路径越“弯曲”，允许的行驶速度越小，基于此，本公开提供一种基于路径曲率的agv行驶车速控制方法、装置及介质，基于路径曲率特性对规划路径中每个点进行速度规划，得到的规划速度能够保证agv行驶时对货物平稳运输。
[0062]
如图1所示，图1是本公开一个实施例提供的一种基于路径曲率的agv行驶车速控制方法的流程图，在该方法中，包括但不限于有以下步骤：
[0063]
步骤s100，获取规划路径中所有点的曲率矩阵、最小曲率阈值、以及速度阈值；
[0064]
步骤s200，根据所述曲率矩阵确定该规划路径中的最大曲率；
[0065]
步骤s300，根据所述最大曲率、最小曲率阈值和速度阈值确定规划路径中每个点的最大速度；其中，所述速度阈值包括最大速度阈值和最小速度阈值；
[0066]
步骤s400，根据所述速度阈值确定agv在规划路径中每个点的理论速度；其中，所述理论速度包括最大理论速度和最小理论速度；
[0067]
步骤s500，根据规划路径中每个点的最大速度和agv在该点的理论速度确定agv在该点的规划速度；
[0068]
步骤s600，根据所述规划速度控制agv沿所述规划路径行驶。
[0069]
需要说明的是，本实施例中的曲率矩阵包括规划路径中所有点的曲率，最小曲率阈值以及速度阈值事先标定，标定的依据在于保证agv平稳行驶的取值区间，可根据多次试验确定。
[0070]
在一个改进的实施例中，步骤s300中，所述根据所述最大曲率、最小曲率阈值和速度阈值确定规划路径中每个点的最大速度，包括：
[0071]
对所述曲率矩阵进行阈值处理，得到规划路径中每个点的有效曲率；
[0072]
其中，对所述曲率矩阵进行阈值处理的公式为：ks(i)＝max(k(i)，k
value
)，式中，k(i)表示规划路径中第i点的曲率，k
value
表示规划路径的最小曲率阈值，ks(i)表示规划路径
中第i点的有效曲率；
[0073]
根据所述最大曲率、最小曲率阈值和规划路径中每个点的有效曲率对所述速度阈值进行比例转换，获取规划路径中每个点的最大速度：
[0074]
所述规划路径中每个点的最大速度的计算公式为：
[0075][0076]
其中，v
max
(i)为规划路径中第i个点的最大速度，v
value_max
表示最大速度阈值，v
value_min
表示最小速度阈值。
[0077]
在一个改进的实施例中，所述根据所述速度阈值确定agv在规划路径中每个点的理论速度，包括：
[0078]
获取agv的额定匀加速度；
[0079]
确定agv进行匀加速直线运动时的位移和速度关系式；
[0080]
根据所述关系式确定agv在每个点的速度；
[0081]
根据所述速度阈值和agv在每个点的速度确定agv在每个点的理论速度。
[0082]
所述agv进行匀加速直线运动时的位移和速度关系式为：其中，a为agv的额定匀加速度，ds为agv在每单位时间的行驶距离，vi为agv在第i个点的速度，v
i-1
为agv在第i-1个点的速度；则agv在第i个点的速度可以表示为
[0083]
则agv在第i个点的最大理论速度为
[0084]
agv在第i个点的最小理论速度为
[0085]
需要说明的是，agv的额定匀加速度a由电机驱动器特性得出，若即为减速，匀加速度a的方向取反。
[0086]
在一个改进的实施例中，所述根据规划路径中每个点的最大速度和agv在该点的理论速度确定agv在该点的规划速度，包括：
[0087]
将规划路径中每个点的最大速度与agv在该点的理论速度进行比较；
[0088]
当规划路径中任一个点的最大速度大于agv在该点的最大理论速度时，则将agv在该点的规划速度设置为agv在该点的最大理论速度；
[0089]
当规划路径中任一个点的最大速度小于agv在该点的最小理论速度时，则将agv在该点的规划速度设置为agv在该点的最小理论速度；
[0090]
当规划路径中任一个点的最大速度大于等于agv在该点的最小理论速度时，且小于等于agv在该点的最大理论速度时，则将agv在该点的规划速度设置为该点的最大速度。
[0091]
在一些实施例中，输出agv在该点的规划速度v
plan
(i)的伪代码为：
[0092]
步1：if v
max
(i)＞vh(i)，则输出v
plan
(i)＝vh(i)；
[0093]
步2：elseif v
max
(i)＜l(i)，则输出v
plan
(i)＝v
l
(i)；
[0094]
步3：else v
plan
(i)＝v
max
(i)。
[0095]
在一些实施例中，设定最大速度阈值v
value_max
＝1m/s，v
value_min
＝0.7m/s，经过规划后的速度如图2所示，图2中的横坐标代表规划路径中点的编号。
[0096]
另外，在一实施例中，所述步骤s600还包括但不限于有以下步骤：
[0097]
则将agv在第i个点的规划速度v
plan
(i)进行卷积平滑滤波，得到agv的行驶速度；
[0098]
根据所述行驶速度控制agv沿所述规划路径行驶。
[0099]
本实施例中，为使速度变化更加光滑，以提升行驶时的流畅性，对规划的速度进行卷积平滑滤波，滤波后的结果如图3所示，图3中的横坐标代表规划路径中点的编号：
[0100]
另外，参考图4，在一实施例中，还提供了一种基于路径曲率的agv行驶车速控制装置，基于路径曲率的agv行驶车速控制装置包括；
[0101]
获取模块100，用于获取规划路径中所有点的曲率矩阵、最小曲率阈值、以及速度阈值；
[0102]
最大曲率确定模块200，用于根据所述曲率矩阵确定该规划路径中的最大曲率；
[0103]
最大速度确定模块300，用于根据所述最大曲率、最小曲率阈值和速度阈值确定规划路径中每个点的最大速度；其中，所述速度阈值包括最大速度阈值和最小速度阈值；
[0104]
理论速度确定模块400，用于根据所述速度阈值确定agv在规划路径中每个点的理论速度；其中，所述理论速度包括最大理论速度和最小理论速度；
[0105]
规划速度确定模块500，用于根据规划路径中每个点的最大速度和agv在该点的理论速度确定agv在该点的规划速度；
[0106]
行驶控制模块600，用于根据所述规划速度控制agv沿所述规划路径行驶。
[0107]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0108]
另外，参照图5，本公开的一个实施例还提供了一种agv10，该agv10包括：存储器11、处理器12及存储在存储器11上并可在处理器12上运行的计算机程序。
[0109]
处理器12和存储器11可以通过总线或者其他方式连接。
[0110]
实现上述实施例的基于路径曲率的agv行驶车速控制方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器11中，当被处理器12执行时，执行上述实施例中的基于路径曲率的agv行驶车速控制方法。
[0111]
此外，本公开的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述电子设备实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的基于路径曲率的agv行驶车速控制方法。
[0112]
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通
技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
[0113]
以上是对本公开的较佳实施进行了具体说明，但本公开并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本公开精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本公开权利要求所限定的范围内。