[发明专利]全方位自动导引车的路径自适应跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全方位自动导引车的路径自适应跟踪控制方法，属于自动化输送装备领域。

背景技术

驱动/转向装置是轮式电动车辆的运动执行机构，根据平面运动的自由度，自动导引车(简称AGV)具有侧向运动受限的非完整移动方式和可实现所有平面运动的全方位移动方式。全方位移动自动导引车不仅可沿车体纵向前进和后退，绕车体中心原地旋转，还可沿车体横向左移和右移，并可在保持车体姿态不变的同时，沿平面内任意方向运动，对有限作业空间具有良好的机动性。

以麦卡纳姆轮(Mecanum Wheel)和球形轮为代表的全方位轮不仅可绕主轴旋转实现前进和后退，还可沿主轴方向产生侧向运动，是实现全方位移动方式的一种技术方案，然而全方位轮机械结构复杂，制造成本高。另一种技术方案是通过常规车轮的特殊布局实现全方位移动方式，如采用一对方向由操舵电机控制、转速由驱动电机控制的双操舵驱动轮布局，然而这种方案的控制系统比较复杂，且独立控制的两轮转向同步性较差。

为了提高两轮转向控制的同步性，“自动引导车的驱动/转向机构”(专利号：ZL200620028342.5)通过一个转向定位机构将电机与减速机驱动连接，减速机的输出端驱动连接一个通轴，采用电磁离合器将两个驱动轮与该通轴的两端进行离合式的驱动连接。转向定位机构的上转盘固定于电机外壳，下转盘固定于减速机外壳；通过角度传感器检测上转盘与下转盘之间的相对转角，并利用中间位置开关和定位凹坑校正角度传感器的零点位置；通过上转盘的电磁铁驱动定位销沉入下转盘的定位凹坑，实现上转盘与下转盘之间的锁定。该装置可保证两轮转向控制的同步性，然而却存在以下不足：(1)通过离合式的摩擦驱动难以精确控制驱动轮的运动状态；(2)该装置以电机和减速机的外壳作为主要承载结构，有限的强度和刚度不适用于大载荷工况；(3)利用定位销和定位凹坑的连接方式难以实现上转盘与下转盘之间以任意角度精确锁定；(4)角度传感器需要中间位置开关进行对中标定；(5)该装置中驱动轮电磁离合器的结构较为复杂。

由于麦卡纳姆轮和球形轮可实现所有平面运动，采用该车轮的全方位移动自动导引车不受非完整约束，其运动控制方法相对简单，然而全方位轮机械结构复杂、制造成本高，且对运行路径的形状变化难以具备自适应性。采用常规车轮的自动导引车由于非完整约束不能直接消除侧向位置偏差，在运动控制中需要利用车体纵向位移间接消除侧向位置偏差，其运动控制方法相对复杂，且需要较大的运动空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动导引车的路径自适应跟踪控制方法，其控制原理简单，路径适应性好，具有较高平稳性、精确性和快速性的运动控制方法。

一种轮式电动车辆的可分式差速驱动装置，其特征在于包括上转盘和下转盘，其中上转盘带有中心孔，下转盘上端面带有中心轴；上转盘的中心孔和下转盘的中心轴之间通过止推轴承同轴装配；上转盘的中心孔和下转盘的中心轴之间还安装有圆柱形的电磁离合器；上述的下转盘沿中心轴两侧对称安装有两套轮式移动装置，右侧轮式移动装置包括右电机驱动器、右电机制动器、右伺服电机、右旋转编码器、右减速机和右驱动轮，左侧轮式移动装置包括左电机驱动器、左电机制动器、左伺服电机、左旋转编码器、左减速机和左驱动轮；上述的下转盘还安装有检测路径偏差的导引传感器和实现自主驾驶的车载控制器；上述的导引传感器、右旋转编码器和左旋转编码器通过信号输入电路与车载控制器相连；车载控制器通过信号输出电路分别与右电机驱动器和左电机驱动器、右电机制动器和左电机制动器相连；上述的上转盘安装有检测其与下转盘之间旋转角度的角度传感器，该角度传感器的外壳固定于上转盘的上端面，其转子与下转盘的中心轴机械连接，并通过信号输入电路与下转盘上的车载控制器相连。

上述的电磁离合器具体安装方式如下：电磁离合器的外壳固定于上转盘的中心孔，其电磁线圈是否通电由车载控制器的驱动电路控制，并通过周向均匀分布的摩擦块与下转盘的中心轴之间进行离合式的机械连接。

一种利用上所述的可分式差速驱动装置的全方位移动自动导引车，其特征在于：可分式差速驱动装置安装于车体下方中央，其上转盘与车体之间采用刚性固定连接或柔性悬挂连接，两者在水平方向无相对运动；在车体下方四周至少还安装有2个自由轮，其运动速度和方向取决于车体的运动状态；在车体上还安装有为角度传感器、右旋转编码器、左旋转编码器、导引传感器和车载控制器供电的控制蓄电池组；在车体上还安装有为电磁离合器、右电机制动器、左电机制动器、右电机驱动器和左电机驱动器供电驱动蓄电池组。