采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的agv小車及路徑規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車及路徑規(guī)劃方法，屬于自動(dòng)引導(dǎo)搬運(yùn)車及導(dǎo)航領(lǐng)域，有別于磁條、光電、導(dǎo)軌導(dǎo)航，為一種全新的發(fā)明設(shè)計(jì)。具體包括AGV小車、輪轂電機(jī)、控制器、路徑規(guī)劃模塊、檢測(cè)輪模塊和車體偏差調(diào)整控制模塊。路徑規(guī)劃模塊用于規(guī)劃AGV小車行駛路徑上的若干個(gè)定位點(diǎn)及提供定位點(diǎn)的坐標(biāo)信息。檢測(cè)輪模塊用于記錄AGV小車的行駛狀況、當(dāng)前的位置坐標(biāo)和判斷AGV小車的轉(zhuǎn)向方向、圓點(diǎn)和半徑。車體偏差調(diào)整控制模塊用于檢測(cè)判斷AGV小車是否到達(dá)定位點(diǎn)以及位姿是否正確。本發(fā)明能減少傳感器數(shù)量，降低成本，小車運(yùn)動(dòng)位置測(cè)量準(zhǔn)確、對(duì)工作環(huán)境依賴小，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境變化而導(dǎo)致小車無(wú)法正常運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】
采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車及路徑規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種能夠定位導(dǎo)航的自動(dòng)引導(dǎo)搬運(yùn)小車及導(dǎo)航方法，特別是一種采用 輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車及路徑規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自動(dòng)導(dǎo)引小車(Automated GuidedVehicle,簡(jiǎn)稱AGV)指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng) 導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛的無(wú)人駕駛運(yùn)輸車，多用于倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)，W實(shí)現(xiàn)物料 的自動(dòng)裝卸和搬運(yùn)。
[0003] 目前已知的AGV裝備有電磁或光學(xué)引導(dǎo)裝置，或是通過(guò)超聲波傳感器等對(duì)路徑進(jìn) 行探測(cè)，但運(yùn)些裝置的安裝增加了與控制器的連線，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，傳感器的工作易 受工作環(huán)境影響，增加了潛在的不穩(wěn)定性，并且提高了整個(gè)系統(tǒng)的成本、安裝難度和后期的 維護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種采用輪穀電機(jī) 驅(qū)動(dòng)的AGV小車，該采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車一方面能減少小傳感器按照數(shù)量，降低成 本，小車運(yùn)動(dòng)位置測(cè)量準(zhǔn)確，減少潛在的不穩(wěn)定因素；另外，與視覺(jué)導(dǎo)航W及磁導(dǎo)航的路徑 規(guī)劃相比，對(duì)小車工作環(huán)境的依賴較小，不會(huì)因?yàn)橐话愕沫h(huán)境變化導(dǎo)致小車無(wú)法正常運(yùn)行。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車，包括AGV小車、輪穀電機(jī)、控制器、路徑規(guī)劃模 塊、檢測(cè)輪模塊和車體偏差調(diào)整控制模塊。
[0007] AGV小車的驅(qū)動(dòng)輪均由輪穀電機(jī)所驅(qū)動(dòng)。
[000引路徑規(guī)劃模塊內(nèi)置在控制器中，用于規(guī)劃AGV小車行駛路徑上的若干個(gè)定位點(diǎn)W 及提供每個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)信息。
[0009] 檢測(cè)輪模塊，用于記錄AGV小車的行駛狀況并記錄AGV小車當(dāng)前的位置坐標(biāo)，并且 能夠判斷AGV小車的轉(zhuǎn)向方向、圓點(diǎn)和半徑。
[0010] 車體偏差調(diào)整控制模塊，用于檢測(cè)判斷AGV小車是否到達(dá)定位點(diǎn)W及位姿是否正 確。
[0011] 控制器，用于對(duì)路徑規(guī)劃模塊、檢測(cè)輪模塊和車體偏差調(diào)整控制模塊提供的數(shù)據(jù) 信息進(jìn)行處理，并將驅(qū)動(dòng)信號(hào)送入輪穀電機(jī)，使得AGV小車實(shí)現(xiàn)直線行駛或差速轉(zhuǎn)向。
[0012] 所述驅(qū)動(dòng)輪為兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置于AGV小車的前方底部。
[0013] 所述檢測(cè)輪模塊包括從動(dòng)輪和編碼器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪安裝一個(gè)從動(dòng)輪，每個(gè)從動(dòng)輪 上設(shè)置一個(gè)編碼器;編碼器能根據(jù)兩個(gè)從動(dòng)輪的差速判斷AGV小車的轉(zhuǎn)向方向、圓點(diǎn)和半 徑。
[0014] 所述車體偏差調(diào)整控制模塊為設(shè)置于AGV小車底盤前方中軸線兩側(cè)的霍爾傳感 器。
[0015] 還包括對(duì)稱設(shè)置于AGV小車后方底部的萬(wàn)向輪。
[0016] 還包括設(shè)置于AGV小車四周的紅外傳感器。
[0017] 本發(fā)明還提供一種采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車的路徑規(guī)劃方法，該采用輪穀電 機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車的路徑規(guī)劃方法一方面能減少小傳感器按照數(shù)量，降低成本，小車運(yùn)動(dòng)位 置測(cè)量準(zhǔn)確，減少潛在的不穩(wěn)定因素；另外，與視覺(jué)導(dǎo)航W及磁導(dǎo)航的路徑規(guī)劃相比，對(duì)小 車工作環(huán)境的依賴較小，不會(huì)因?yàn)橐话愕沫h(huán)境變化導(dǎo)致小車無(wú)法正常運(yùn)行。
[0018] -種采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車進(jìn)行路徑規(guī)劃的方法，包括如下步驟。
[0019] 步驟1，更新定位點(diǎn)坐標(biāo)信息:通過(guò)對(duì)AGV小車的任務(wù)分配，在路徑規(guī)劃模塊中標(biāo)出 AGV小車當(dāng)前位置到目標(biāo)定位點(diǎn)的路徑，標(biāo)記途徑的定位點(diǎn)，并為途經(jīng)的定位點(diǎn)排序，然后 記錄出發(fā)點(diǎn)及各個(gè)定位點(diǎn)坐標(biāo)。
[0020] 步驟2,小車行駛狀態(tài)確定:AGV小車中的控制器將出發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)與下一定位點(diǎn)坐標(biāo) 進(jìn)行對(duì)比，并確定AGV小車是直線行駛還是進(jìn)行差速轉(zhuǎn)向行駛;然后，控制器指令輪穀電機(jī) 按照所確定的行駛狀態(tài)驅(qū)動(dòng)AGV小車進(jìn)行行駛。
[0021] 步驟3,小車行駛狀態(tài)檢測(cè):AGV小車在步驟2所確定的直線行駛或差速轉(zhuǎn)向行駛過(guò) 程中，檢測(cè)輪模塊將判斷AGV小車是否按指令行進(jìn)。
[0022] 步驟4,車體偏差調(diào)整:AGV小車每行駛到一個(gè)定位點(diǎn)，判斷一次當(dāng)前位姿，并通過(guò) 計(jì)算得到位姿矯正行駛數(shù)據(jù);AGV小車在直線路段行駛的過(guò)程中，進(jìn)行一次車體偏差調(diào)整， 直到小車行駛到下一個(gè)定位點(diǎn)。
[0023] 步驟5,車體偏差調(diào)整控制模塊檢測(cè)到下一定位點(diǎn)，更新前進(jìn)信息，繼續(xù)向后一個(gè) 定位點(diǎn)前進(jìn)，直至到達(dá)目標(biāo)定位點(diǎn)，完成任務(wù)。
[0024] 所述步驟1中，定位點(diǎn)采用事先鋪設(shè)的方法，定位點(diǎn)為磁道釘。
[0025] 所述步驟2中，AGV小車行駛狀態(tài)的確定方法如下。
[0026] 第一步，直線行駛確定:AGV小車每到達(dá)一個(gè)定位點(diǎn)會(huì)將接下來(lái)的兩個(gè)定位點(diǎn)的坐 標(biāo)納入計(jì)算，先判斷是否滿足直線行駛條件，如滿足直線行駛條件，AGV小車在到達(dá)定位點(diǎn) 及下一個(gè)定位點(diǎn)之間將進(jìn)行直線行駛。
[0027] 第二步，轉(zhuǎn)彎確定：當(dāng)?shù)谝徊街信袛酁椴粷M足直線行駛條件時(shí)，則判定為需要轉(zhuǎn) 彎。
[0028] 第S步，確定AGV小車的轉(zhuǎn)彎條件:轉(zhuǎn)彎條件包括轉(zhuǎn)彎方向dir、轉(zhuǎn)彎半徑R、轉(zhuǎn)彎角 度0和左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速:其中，
[0029] AGV小車左驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速m為：
[0030]
[0031]
[0032]
[0033] 式中，《1為左驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向角速度；Or為右驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向角速度;V為小車轉(zhuǎn)彎線 速度，設(shè)定值;d為左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪到小車軸線的距離;r為小車驅(qū)動(dòng)輪半徑;R為小車轉(zhuǎn)彎半 徑，為一'直定值;dir為小車的轉(zhuǎn)向，取值為1、0或-1; 0為小車轉(zhuǎn)彎角度。
[0034] 假設(shè)AGV小車的行駛路徑依次包括M( Xm，ym)、N(Xn，yn)、P( Xp，yp )、Q(Xq，yq)四個(gè)點(diǎn)位 點(diǎn)，且定位點(diǎn)N和定位點(diǎn)P之間具有轉(zhuǎn)彎;此時(shí)，轉(zhuǎn)彎方向dir計(jì)算公式為：
[0035] d i r = S gn [ (Xn-Xm K y q-y P) - (yn-ym K Xq-Xp)]
[0036] 轉(zhuǎn)向角0的計(jì)算公式為：
[0037]
[003引在定位點(diǎn)N和定位點(diǎn)P之間找出小車轉(zhuǎn)彎起始點(diǎn)E、轉(zhuǎn)彎輔助點(diǎn)J(Xj，yj)和轉(zhuǎn)彎結(jié)束 點(diǎn)G，則：
[0041 ]點(diǎn)E到點(diǎn)J的直線距離如下：[0042][0043]
[0039；
[0040；
[0044]
[0045] 本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)和方法后，一方面能減少小傳感器按照數(shù)量，降低成本，小車 運(yùn)動(dòng)位置測(cè)量準(zhǔn)確，減少潛在的不穩(wěn)定因素；另外，與視覺(jué)導(dǎo)航W及磁導(dǎo)航的路徑規(guī)劃相 比，對(duì)小車工作環(huán)境的依賴較小，不會(huì)因?yàn)橐话愕沫h(huán)境變化導(dǎo)致小車無(wú)法正常運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 圖1顯示了本發(fā)明一種采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車的原理示意圖。
[0047] 圖2顯示了本發(fā)明一種采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車的結(jié)構(gòu)示意圖。
[004引圖3顯示了本發(fā)明采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車進(jìn)行路徑規(guī)劃方法的流程示意圖。
[0049] 圖4顯示了地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的一種實(shí)施例。
[0050] 圖5顯示了 AGV小車的尺寸分析圖。
[0化1] 圖6顯示了AGV小車的轉(zhuǎn)向示意圖。
[0052] 圖7顯示了車體偏差調(diào)整過(guò)程示意圖。
[0053] 其中有：1-霍爾傳感器;2-編碼器;3-驅(qū)動(dòng)輪;4-從動(dòng)輪;5-AGV小車;6-控制器;7- 萬(wàn)向輪。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[005引如圖1和圖2所示，一種采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車，包括AGV小車5、輪穀電機(jī)、控 制器6、路徑規(guī)劃模塊、檢測(cè)輪模塊、車體偏差調(diào)整控制模塊、萬(wàn)向輪7和紅外傳感器。
[0056] AGV小車的驅(qū)動(dòng)輪3均由輪穀電機(jī)所驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)輪優(yōu)選為兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置于AGV小車 的前方底部。
[0057] 路徑規(guī)劃模塊內(nèi)置在控制器中，用于規(guī)劃AGV小車行駛路徑上的若干個(gè)定位點(diǎn)W 及提供每個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)信息。路徑規(guī)劃模塊，本申請(qǐng)也稱之為地圖數(shù)據(jù)庫(kù)或地圖數(shù)據(jù)信 息。
[005引檢測(cè)輪模塊，用于記錄AGV小車的行駛狀況并記錄AGV小車當(dāng)前的位置坐標(biāo)，并且 能夠判斷AGV小車的轉(zhuǎn)向方向、圓點(diǎn)和半徑。
[0059] 上述檢測(cè)輪模塊優(yōu)選包括從動(dòng)輪4和編碼器2，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪安裝一個(gè)從動(dòng)輪，每個(gè) 從動(dòng)輪上設(shè)置一個(gè)編碼器;編碼器能根據(jù)兩個(gè)從動(dòng)輪的差速判斷AGV小車的轉(zhuǎn)向方向、圓點(diǎn) 和半徑。
[0060] 車體偏差調(diào)整控制模塊，用于檢測(cè)判斷AGV小車是否到達(dá)定位點(diǎn)W及位姿是否正 確。
[0061] 上述車體偏差調(diào)整控制模塊優(yōu)選為設(shè)置于AGV小車底盤前方兩側(cè)的兩個(gè)霍爾傳感 器1。
[0062] 控制器，用于對(duì)路徑規(guī)劃模塊、檢測(cè)輪模塊和車體偏差調(diào)整控制模塊提供的數(shù)據(jù) 信息進(jìn)行處理，并將驅(qū)動(dòng)信號(hào)送入輪穀電機(jī)，使得AGV小車實(shí)現(xiàn)直線行駛或差速轉(zhuǎn)向。
[0063] 上述萬(wàn)向輪優(yōu)選為兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置于AGV小車的后方底部，用于輔助驅(qū)動(dòng)輪3實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)向。
[0064] 上述紅外傳感器優(yōu)選設(shè)置于AGV小車的四周，當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到附近有物體時(shí)， 將使小車停止，用于AGV小車的避障。
[0065] -種采用輪穀電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車進(jìn)行路徑規(guī)劃的方法，如圖3所示，包括如下步 驟。
[0066] 步驟1，更新定位點(diǎn)坐標(biāo)信息:通過(guò)對(duì)AGV小車的任務(wù)分配，在路徑規(guī)劃模塊中標(biāo)出 AGV小車當(dāng)前位置到目標(biāo)定位點(diǎn)的路徑，標(biāo)記途徑的定位點(diǎn)，并為途經(jīng)的定位點(diǎn)排序，然后 記錄出發(fā)點(diǎn)及各個(gè)定位點(diǎn)坐標(biāo)。
[0067] 本步驟1中，定位點(diǎn)采用事先鋪設(shè)的方法，定位點(diǎn)為磁道釘。
[0068] 步驟2,小車行駛狀態(tài)確定:AGV小車中的控制器將出發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)與下一定位點(diǎn)坐標(biāo) 進(jìn)行對(duì)比，并確定AGV小車是直線行駛還是進(jìn)行差速轉(zhuǎn)向行駛;然后，控制器指令輪穀電機(jī) 按照所確定的行駛狀態(tài)驅(qū)動(dòng)AGV小車進(jìn)行行駛。
[0069] 本步驟2中，AGV小車行駛狀態(tài)的確定方法如下。
[0070] 第一步，直線行駛確定:AGV小車每到達(dá)一個(gè)定位點(diǎn)會(huì)將接下來(lái)的兩個(gè)定位點(diǎn)的坐 標(biāo)納入計(jì)算，先判斷是否滿足直線行駛條件，如滿足直線行駛條件，AGV小車在到達(dá)定位點(diǎn) 及下一個(gè)定位點(diǎn)之間將進(jìn)行直線行駛。
[0071] 如圖4所示，小車要執(zhí)行從A點(diǎn)到D點(diǎn)的任務(wù)，途徑的定位點(diǎn)及其坐標(biāo)依次為：
[0072] A(xa,ya) ；B(xb,Yb) ；C(XcYc) ；D(xd,yd)〇
[007引設(shè)小車的初始位置為圖3中的A點(diǎn)(Xa，ya)，方向?yàn)閥軸正方向，準(zhǔn)備向B點(diǎn)(Xb，yb)行 駛。通過(guò)控制器的計(jì)算提供該路段的定位算法，方向：y軸正向；橫坐標(biāo):X = Xb-Xa = 0 ;縱坐 標(biāo):y = yb-ya;滿足直線行駛條件，控制器將信號(hào)送入輪穀電機(jī)，使驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，小車向前行 駛到B點(diǎn)。
[0074] 第二步，轉(zhuǎn)彎確定：當(dāng)?shù)谝徊街信袛酁椴粷M足直線行駛條件時(shí)，則判定為需要轉(zhuǎn) 彎。
[0075] 第S步，確定AGV小車的轉(zhuǎn)彎條件:轉(zhuǎn)彎條件包括轉(zhuǎn)彎方向dir、轉(zhuǎn)彎半徑R、轉(zhuǎn)彎角 度0和左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速:其中，
[0076] AGV小車左驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速m為：
[0077]
[007引
[0079]
[0080] 式中，如圖5所示，為左驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向角速度；COr為右驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向角速度;V為 小車轉(zhuǎn)彎線速度，為固定值，可W人為進(jìn)行設(shè)定;d為左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪到小車軸線的距離;r 為小車驅(qū)動(dòng)輪半徑;R為小車轉(zhuǎn)彎半徑，為一'直定值;dir為小車的轉(zhuǎn)向，取值為1、0或-1;0為 小車轉(zhuǎn)彎角度。
[0081 ]如圖6所示，假設(shè)AGV小車的行駛路徑依次包括M( Xm，ym)、N( Xn，yn)、P ( Xp，yp)、Q(Xq， yq)四個(gè)點(diǎn)位點(diǎn)，且定位點(diǎn)財(cái)日定位點(diǎn)P之間具有轉(zhuǎn)彎。
[0082]此時(shí)，小車到達(dá)M點(diǎn)時(shí)會(huì)將N點(diǎn)和P點(diǎn)納入計(jì)算，轉(zhuǎn)彎方向dir計(jì)算公式為：
[0083 ] d i r = S gn [ (Xn-Xm K y q-y P) - (yn-ym K Xq-Xp)]
[0084] 在圖6中，dir = -l<0,則判定為右轉(zhuǎn)彎，小車將Q點(diǎn)也納入計(jì)算。
[0085] 轉(zhuǎn)向角目的計(jì)算公式為：
[0086]
[0087]在定位點(diǎn)N和定位點(diǎn)P之間找出小車轉(zhuǎn)彎起始點(diǎn)E、轉(zhuǎn)彎輔助點(diǎn)JUj，yj)(在轉(zhuǎn)彎開(kāi) 始前小車保持兩驅(qū)動(dòng)輪軸線中點(diǎn)向.T點(diǎn)直線行駛）、轉(zhuǎn)彎輔助點(diǎn)F和轉(zhuǎn)彎結(jié)束點(diǎn)G，則：
[008引
[0089]
[0090] 點(diǎn)E到點(diǎn)J的直線距離如下：
[0091]
[OOW] 點(diǎn)強(qiáng)Ij點(diǎn)N的直線距離L為：
[0093]
[0094] 根據(jù)上述信息，即可實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)向行駛。
[00M]步驟3,小車行駛狀態(tài)檢測(cè):AGV小車在步驟2所確定的直線行駛或差速轉(zhuǎn)向行駛過(guò) 程中，檢測(cè)輪模塊將判斷AGV小車是否按指令行進(jìn)。若小車未按照指令行駛，則判斷小車驅(qū) 動(dòng)輪出于某種原因處于打滑或空轉(zhuǎn)狀態(tài)，小車停機(jī)并報(bào)警。
[0096] 步驟4,車體偏差調(diào)整:AGV小車每行駛到一個(gè)定位點(diǎn)，判斷一次當(dāng)前位姿，并通過(guò) 計(jì)算得到位姿矯正行駛數(shù)據(jù);AGV小車在直線路段行駛的過(guò)程中，進(jìn)行一次車體偏差調(diào)整， 直到小車行駛到下一個(gè)定位點(diǎn)。
[0097] 車體偏差調(diào)整過(guò)程如下：
[0098] 如圖7所示，通過(guò)車體偏差調(diào)整控制模塊檢測(cè)磁釘?shù)玫叫≤嚨钠平嵌萢(小車中 軸線與路徑方向的夾角）和小車的偏移距離K也即小車兩驅(qū)動(dòng)輪軸線中點(diǎn)到路徑的距離 APl )，然后計(jì)算小車轉(zhuǎn)彎半徑R = Vcosa,小車轉(zhuǎn)彎角度0i = a+3i/3(ZHOiI)，目2 = V3(Z KO2I)，接下來(lái)可按照步驟2中的第S步轉(zhuǎn)彎部分行駛。
[0099] 步驟5,車體偏差調(diào)整控制模塊檢測(cè)到下一定位點(diǎn)，更新前進(jìn)信息，繼續(xù)向后一個(gè) 定位點(diǎn)前進(jìn)，直至到達(dá)目標(biāo)定位點(diǎn)，完成任務(wù)。
[0100] W上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中 的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可W對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，運(yùn) 些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車，其特征在于:包括AGV小車、輪轂電機(jī)、控制器、路 徑規(guī)劃模塊、檢測(cè)輪模塊和車體偏差調(diào)整控制模塊； AGV小車的驅(qū)動(dòng)輪均由輪轂電機(jī)所驅(qū)動(dòng)； 路徑規(guī)劃模塊內(nèi)置在控制器中，用于規(guī)劃AGV小車行駛路徑上的若干個(gè)定位點(diǎn)以及提 供每個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)信息； 檢測(cè)輪模塊，用于記錄AGV小車的行駛狀況并記錄AGV小車當(dāng)前的位置坐標(biāo)，并且能夠 判斷AGV小車的轉(zhuǎn)向方向、圓點(diǎn)和半徑； 車體偏差調(diào)整控制模塊，用于檢測(cè)判斷AGV小車是否到達(dá)定位點(diǎn)以及位姿是否正確； 控制器，用于對(duì)路徑規(guī)劃模塊、檢測(cè)輪模塊和車體偏差調(diào)整控制模塊提供的數(shù)據(jù)信息 進(jìn)行處理，并將驅(qū)動(dòng)信號(hào)送入輪轂電機(jī)，使得AGV小車實(shí)現(xiàn)直線行駛或差速轉(zhuǎn)向。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)輪為兩 個(gè)，對(duì)稱設(shè)置于AGV小車的前方底部。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車，其特征在于:所述檢測(cè)輪模塊 包括從動(dòng)輪和編碼器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪安裝一個(gè)從動(dòng)輪，每個(gè)從動(dòng)輪上設(shè)置一個(gè)編碼器;編碼器 能根據(jù)兩個(gè)從動(dòng)輪的差速判斷AGV小車的轉(zhuǎn)向方向、圓點(diǎn)和半徑。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車，其特征在于:所述車體偏差調(diào) 整控制模塊為設(shè)置于AGV小車底盤前方中軸線兩側(cè)的霍爾傳感器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車，其特征在于:還包括對(duì)稱設(shè)置 于AGV小車后方底部的萬(wàn)向輪。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車，其特征在于:還包括設(shè)置于AGV 小車四周的紅外傳感器。7. -種采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AGV小車進(jìn)行路徑規(guī)劃的方法，其特征在于：包括如下步 驟:步驟1，更新定位點(diǎn)坐標(biāo)信息:通過(guò)對(duì)AGV小車的任務(wù)分配，在路徑規(guī)劃模塊中標(biāo)出AGV小 車當(dāng)前位置到目標(biāo)定位點(diǎn)的路徑，標(biāo)記途徑的定位點(diǎn)，并為途經(jīng)的定位點(diǎn)排序，然后記錄出 發(fā)點(diǎn)及各個(gè)定位點(diǎn)坐標(biāo)； 步驟2,小車行駛狀態(tài)確定:AGV小車中的控制器將出發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)與下一定位點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行 對(duì)比，并確定AGV小車是直線行駛還是進(jìn)行差速轉(zhuǎn)向行駛;然后，控制器指令輪轂電機(jī)按照 所確定的行駛狀態(tài)驅(qū)動(dòng)AGV小車進(jìn)行行駛； 步驟3,小車行駛狀態(tài)檢測(cè):AGV小車在步驟2所確定的直線行駛或差速轉(zhuǎn)向行駛過(guò)程 中，檢測(cè)輪模塊將判斷AGV小車是否按指令行進(jìn)； 步驟4，車體偏差調(diào)整:AGV小車每行駛到一個(gè)定位點(diǎn)，判斷一次當(dāng)前位姿，并通過(guò)計(jì)算 得到位姿矯正行駛數(shù)據(jù);AGV小車在直線路段行駛的過(guò)程中，進(jìn)行一次車體偏差調(diào)整，直到 小車行駛到下一個(gè)定位點(diǎn)； 步驟5,車體偏差調(diào)整控制模塊檢測(cè)到下一定位點(diǎn)，更新前進(jìn)信息，繼續(xù)向后一個(gè)定位 點(diǎn)前進(jìn)，直至到達(dá)目標(biāo)定位點(diǎn)，完成任務(wù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)AGV小車進(jìn)行路徑規(guī)劃的方法，其特征在 于:所述步驟1中，定位點(diǎn)采用事先鋪設(shè)的方法，定位點(diǎn)為磁道釘。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)AGV小車進(jìn)行路徑規(guī)劃的方法，其特征在 于:所述步驟2中，AGV小車行駛狀態(tài)的確定方法如下： 第一步，直線行駛確定:AGV小車每到達(dá)一個(gè)定位點(diǎn)會(huì)將接下來(lái)的兩個(gè)定位點(diǎn)的坐標(biāo)納 入計(jì)算，先判斷是否滿足直線行駛條件，如滿足直線行駛條件，AGV小車在到達(dá)定位點(diǎn)及下 一個(gè)定位點(diǎn)之間將進(jìn)行直線行駛； 第二步，轉(zhuǎn)彎確定：當(dāng)?shù)谝徊街信袛酁椴粷M足直線行駛條件時(shí)，則判定為需要轉(zhuǎn)彎； 第三步，確定AGV小車的轉(zhuǎn)彎條件:轉(zhuǎn)彎條件包括轉(zhuǎn)彎方向dir、轉(zhuǎn)彎半徑R、轉(zhuǎn)彎角度Θ 和左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速:其中， AGV小車左驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速m為：式中，CO1為左驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向角速度；COr為右驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向角速度;￥為小車轉(zhuǎn)彎線速 度，為設(shè)定值;d為左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪到小車軸線的距離;r為小車驅(qū)動(dòng)輪半徑;R為小車轉(zhuǎn)彎半 徑，為一,!'亙定值;dir為小車的轉(zhuǎn)向，取值為1、0或-1; Θ為小車轉(zhuǎn)彎角度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)AGV小車進(jìn)行路徑規(guī)劃的方法，其特征在 于:假設(shè)AGV小車的行駛路徑依次包括M(Xm，ym)、N( Xn，yn)、P(Xp，yP)、Q(Xq，yq)四個(gè)點(diǎn)位點(diǎn)，且 定位點(diǎn)N和定位點(diǎn)P之間具有轉(zhuǎn)彎;此時(shí)，轉(zhuǎn)彎方向dir計(jì)算公式為： d i r = s gn [ (xn-xm) (y q_yP) - (yn_ym) (Xq-Xp)] 轉(zhuǎn)向角Θ的計(jì)算公式為：
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK106020200SQ201610534780
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】印光宇, 徐偉, 葛健, 王曉光, 佃仁俊, 曹吉峰
【申請(qǐng)人】江蘇上騏集團(tuán)有限公司, 華中科技大學(xué)