[发明专利]一种AGV惯性导航方法

说明书

技术领域

本发明属于自动控制领域，属于一种AGV惯性导航方法。

背景技术

目前AGV自动引导小车已经成为智能制造、先进物流以及数字化工厂中的重要设备，作为方便工厂运输、提高生产效率具有非常重要的作用。而所谓自动引导,即是沿着指定轨迹运行,目前常见的巡线导航有光电传感器、视觉、激光和磁导航传感器等等，对于光电传感器，配合黑白胶带整体便宜、简单，但是信号很容易因为地面不平导致不稳、胶带易受灰尘、垃圾影响等，导致巡线不能很稳定；视觉可视范围大，对线的要求不高，但是很容易受光线影响，且视频采集处理卡价格不菲，采样频率不高；而目前国内外市面上最常见的AGV产品大多采用磁条导航。而磁条导航AGV虽然相对价格便宜，且运行也较为可靠，但是每次运行AGV需要铺设磁条，特别路径较长时，铺设工作量较大，路径过长时，磁条的成本会比较高，同时更换路线后，由于磁条底部粘性变弱，不能重复使用，磁条后期在水、碾压、磨损等条件下，维护较麻烦，而随着工业4.0和智能制造需求，因此市场上对一种使用更灵活、方便的AGV导航的研发是迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种AGV惯性导航方法，该方法通过查询方式获取陀螺仪采集的数据，同时能够有效滤除陀螺仪采集的数据的固定漂移和随机误差，能够获得陀螺仪准确的角度数据，精度为±0.1度，可准确推算出所有采样时刻的位置和姿态，精度达到±5mm，导航精度可达±10mm。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种AGV惯性导航方法，它包括如下子步骤：

S1：导航系统搭建，将陀螺仪设置在AGV小车上，磁传感器设置在小车车头底部中线上，磁钉铺设在AGV航道上，编码器、数据处理单元和运动控制单元设置在控制盒内；

S2：数据采集，陀螺仪采集车轮的角速度，磁传感器采集航道上磁钉的位置，编码器采集单元根据外部中断计数编码器的脉冲，结合电机的极对数得到轮子的转动周数，根据轮子直径和减速比可以计算出里程；

S3：采集陀螺仪数据，数据处理单元中的陀螺仪数据采集模块通过SPI接口定时发送查询协议到陀螺仪，获取陀螺仪测量的原始数据；

S4：固定漂移处理，数据处理单元中的固定漂移处理模块将陀螺仪采集的原始数据，通过离线数据分析得到期望做补偿常量，使得数据成标准高斯分布；

S5：卡尔曼滤波处理，将去除固定漂移的数据进行卡尔曼滤波，使数据变得平滑；

S6：角度获取，将卡尔曼滤波后的数据进行积分得到角度信息；

S7：磁钉校准，磁钉校准单元根据磁传感器采集的磁钉轨迹得到AGV当前运行方向和实际轨迹方向的偏差角度，如果偏差角度较小，则将陀螺仪采集角度积分初始点校准为校准角度，否则不校准；如果偏差角度太大，则认为AGV脱轨运行；

S8：航迹推算，根据编码器的里程数据、校准后的陀螺仪角度数据形成极坐标关系，推算出所有采样时刻的位置和姿态，形成航迹；

S9：PID调节，将当前时刻的位置点和给定位置点作为PID调节器的输入，得出增量角度作为输出；

S10：运动控制，以增量角度转为运动输入，调整AGV的姿态。

所述的步骤S5卡尔曼滤波处理采集多组原始数据样本，分析其固定漂移量、高斯的期望和方差，并建立陀螺仪的数据模型，建立卡尔曼滤波的参数，

x(k)＝x(k-1)(1)

观测方程就是传感器的感知值，主要误差就是来自于测量误差，所以简化为

z(k)＝x(k)+v(k)(2)

z(k)为实际测量，x(k)真实值，v(k)为具有整体便宜的高斯噪声，这样就得到了其状态更新方程：

x^k-=x^k-1---(3)]]>