一種適合倉(cāng)儲(chǔ)agv的慣性導(dǎo)航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別是一種適合倉(cāng)儲(chǔ)AGV的慣性導(dǎo)航方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前隨著工業(yè)4. 0和中國(guó)制造2015,智能物流和智能制造已經(jīng)成為制造業(yè)和工廠 發(fā)展趨勢(shì)必然。而AGV(自動(dòng)引導(dǎo)小車(chē)）在物流系統(tǒng)中的自動(dòng)搬運(yùn)作用，在生產(chǎn)效率和管理 具有非常重要的作用，特別是在隨著工廠產(chǎn)品種類(lèi)和數(shù)量增加，自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)的作用將越來(lái)越 明顯。而所謂自動(dòng)引導(dǎo)，即是沿著指定軌跡運(yùn)行，目前常見(jiàn)的導(dǎo)航方式有光電傳感器、視 覺(jué)導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和磁導(dǎo)航傳感器等等。一般倉(cāng)庫(kù)中，有放置整齊的貨架，每個(gè)單元貨架有 上下幾格，AGV需要把相應(yīng)貨物放在對(duì)應(yīng)的單元處，因此由于不同存放點(diǎn)，使得AGV路徑將 會(huì)多樣化和復(fù)雜化。目前AGV行業(yè)內(nèi)常采用磁條導(dǎo)航，但是這樣磁條鋪設(shè)將會(huì)顯得密密麻 麻，不僅不美觀，由于磁條復(fù)雜交錯(cuò)將會(huì)影響到AGV正常運(yùn)行，甚至由于磁條有一定高度， 會(huì)導(dǎo)致AGV運(yùn)行振動(dòng)甚至走偏；目前美國(guó)亞馬遜采用KIVA SYSTEM產(chǎn)品，其導(dǎo)航方式基于二 維碼，盡管二維碼鋪設(shè)簡(jiǎn)單，但是倉(cāng)庫(kù)內(nèi)（特別國(guó)內(nèi)庫(kù)房）難免沒(méi)有灰塵堆積、人跡、清潔水 漬等等，這些因素不僅使得視覺(jué)識(shí)別二維碼出錯(cuò)，甚至還可能導(dǎo)致二維碼標(biāo)簽脫掉。磁條導(dǎo) 航和二維碼視覺(jué)導(dǎo)航方式皆不能滿(mǎn)足庫(kù)房自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)要求，因此市場(chǎng)上急需一種滿(mǎn)足自動(dòng)倉(cāng) 儲(chǔ)的AGV導(dǎo)航系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適合倉(cāng)儲(chǔ)AGV的慣性導(dǎo)航方 法，該方法采用磁釘代替磁條和二維碼，有效地節(jié)約成本的同時(shí)能解決二維碼受多塵環(huán)境 影響較嚴(yán)重的缺陷，實(shí)現(xiàn)無(wú)軌導(dǎo)航方式，該系統(tǒng)測(cè)量位置準(zhǔn)確，位置精度可達(dá)±5_，測(cè)量角 度準(zhǔn)確，角度精度為±0. 1度，其導(dǎo)航精度高，導(dǎo)航精度為± l〇mm，導(dǎo)航速度可達(dá)lm/s，有效 的節(jié)約資源。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種適合倉(cāng)儲(chǔ)AGV的慣性導(dǎo)航方 法，它包括如下子步驟：
[0005] Sl :導(dǎo)航系統(tǒng)搭建，將陀螺儀設(shè)置在AGV小車(chē)上，磁傳感器設(shè)置在小車(chē)車(chē)頭底部中 線(xiàn)上，磁釘和RFID卡設(shè)置在AGV航道上，編碼器、控制單元和RID讀卡器設(shè)置在控制盒內(nèi)；
[0006] S2 :讀取磁釘數(shù)據(jù)，磁釘讀取模塊通過(guò)控制單元的串口讀取磁傳感器采集的磁釘 數(shù)據(jù)；
[0007] S3:獲取小車(chē)偏移數(shù)據(jù)，偏移數(shù)據(jù)獲取模塊根據(jù)磁傳感器獲得的磁釘狀態(tài)獲得小 車(chē)偏移運(yùn)行軌跡的角度和距離；
[0008] S4 :規(guī)劃路徑，根據(jù)小車(chē)偏移運(yùn)行軌跡的角度和距離規(guī)劃出AGV轉(zhuǎn)彎半徑，同時(shí)控 制左右差速實(shí)現(xiàn)以該半徑轉(zhuǎn)彎；
[0009] S5 :獲取陀螺儀角度，將陀螺儀的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，并積分得到AGV該時(shí)刻的 角度；
[0010] S6 :角度校準(zhǔn)，通過(guò)磁釘校準(zhǔn)的角度對(duì)陀螺儀獲取的角度進(jìn)行校準(zhǔn)；
[0011] S7 :讀取RFID，在AGV小車(chē)運(yùn)行到路徑的交叉路口磁釘處時(shí)讀取RFID地標(biāo)的ID 號(hào)；
[0012] S8 :確定運(yùn)行模式，將RFID的ID和任務(wù)路徑中ID進(jìn)行匹配得出相應(yīng)動(dòng)作確定AGV 運(yùn)行模式；
[0013] S9 :運(yùn)動(dòng)控制，控制AGV執(zhí)行直行、左轉(zhuǎn)90度和右轉(zhuǎn)90度的運(yùn)動(dòng)，如果AGV執(zhí)行旋 轉(zhuǎn)動(dòng)作，則差速電機(jī)以速度大小相等、方向相反原地運(yùn)行，通過(guò)陀螺儀測(cè)量的角度判斷AGV 是都旋轉(zhuǎn)到90度；
[0014] SlO :重復(fù)步驟 S2-S9。
[0015] 該方法還包括一個(gè)脫軌檢測(cè)步驟，通過(guò)電機(jī)編碼器讀取相鄰磁釘AGV所運(yùn)行里程 判斷，如果2m仍沒(méi)有磁釘則AGV脫軌，停止AGV運(yùn)行。
[0016] 所述的步驟S2中讀取磁釘數(shù)據(jù)通過(guò)控制單元的RS232串口讀取磁導(dǎo)航數(shù)據(jù)，路過(guò) 第2k個(gè)磁釘，記錄其狀態(tài)；路過(guò)2k+l記錄狀態(tài)，第2k和2k+l磁釘為一組磁釘。
[0017] 所述的步驟S3獲取小車(chē)偏移數(shù)據(jù)根據(jù)一組磁釘?shù)臓顟B(tài)和磁傳感器的狀態(tài)計(jì)算， 磁傳感器的狀態(tài)： fl,該點(diǎn)有效 ，
[0018] Xi 、、.卜i i > 1.〇,該點(diǎn)無(wú)效
[0019] 則AGV偏心距離為：
[0021] 則AGV偏移角度為：
[0023] 其中1為磁釘間距，m為磁傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距，X1為磁傳感器狀態(tài)。
[0024] 所述的步驟S4路徑規(guī)劃為AGV倉(cāng)儲(chǔ)慣性導(dǎo)航的關(guān)鍵單元，AGV運(yùn)動(dòng)半徑r，AGV航 向角Θ，磁釘間距1，通過(guò)三角關(guān)系有：
[0026] 通過(guò)旋切角關(guān)系可以得出：
[0028] 綜合式（3)、式（4)、式（5)，可以得出AGV選擇半徑：
[0030] 然后，控制單元根據(jù)運(yùn)行半徑控制AGV左右差速。
[0031] 所述的步驟S5中獲取陀螺儀角度先去除固定漂移，再進(jìn)行卡爾曼濾波，并進(jìn)行積 分后得到ω (k)，則在第k時(shí)刻，AGV的角度為
[0032] 所述的步驟S6角度校準(zhǔn)計(jì)算方式如下：AGV在2k時(shí)刻的角度為 Θ (2k)，在2k+l時(shí)刻角度為Θ (2k+l)，陀螺儀所測(cè)量的角度為P (2k+l)，而
[0033] 如果I P (2k+l)_A Θ (2k+l) I < 6 °，則將陀螺儀的角度校準(zhǔn)為
[0034] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種適合倉(cāng)儲(chǔ)AGV的慣性導(dǎo)航方法，該方法 采用磁釘代替磁條和二維碼，有效地節(jié)約成本的同時(shí)能解決二維碼受多塵環(huán)境影響較嚴(yán)重 的缺陷，實(shí)現(xiàn)無(wú)軌導(dǎo)航方式，該系統(tǒng)測(cè)量位置準(zhǔn)確，位置精度可達(dá)±5_，測(cè)量角度準(zhǔn)確，角 度精度為±0. 1度，其導(dǎo)航精度高，導(dǎo)航精度為± l〇mm，導(dǎo)航速度可達(dá)lm/s，有效的節(jié)約資 源。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1為AGV運(yùn)行路徑示意圖；
[0036] 圖2為導(dǎo)航方法流程圖；
[0037] 圖3為磁釘測(cè)量示意圖；
[0038] 圖4為路徑規(guī)劃示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于 以下所述。
[0040] 如圖1所示，倉(cāng)儲(chǔ)貨架一般呈正方形規(guī)則排布，所以路線(xiàn)又直線(xiàn)段組成，直線(xiàn)段交 叉成90度。
[0041] 如圖2所示，一種適合倉(cāng)儲(chǔ)AGV的慣性導(dǎo)航方法，它包括如下子步驟：
[0042] Sl :導(dǎo)航系統(tǒng)搭建，將陀螺儀設(shè)置在AGV小車(chē)上，磁傳感器設(shè)置在小車(chē)車(chē)頭底部中 線(xiàn)上，磁釘和RFID卡設(shè)置在AGV航道上，編碼器、控制單元和RID讀卡器設(shè)置在控制盒內(nèi)；
[0043] S2 :讀取磁釘數(shù)據(jù)，磁釘讀取模塊通過(guò)控制單元的串口讀取磁傳感器采集的磁釘 數(shù)據(jù)；
[0044] S3 :獲取小車(chē)偏移數(shù)據(jù)，偏移數(shù)據(jù)獲取模塊根據(jù)磁傳感器獲得的磁釘狀態(tài)獲得小 車(chē)偏移運(yùn)行軌跡的角度和距離；
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