[发明专利]一种基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法

说明书

本发明公开了一种基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法，通过激光扫描仪不断获取AGV小车的实时位姿，并通过中间读写程序传递给PLC执行程序，同时上位机将目标点的坐标信息通过无线网络通讯给车载控制系统。当AGV在某一点完成任务后需要向下一目标点行进时，则要通过本发明提供的原地偏航旋转方法结合AGV实时位姿和目标点坐标信息到达期待航向，才可以继续行进。此方法创新地将旋转方向问题进行了‘格式化’，涵盖了各种旋转情况，排除了特殊情况带来的不稳定影响。同时设置了相应的减速点，以确保AGV实际朝向到达期待航向时的精度。此方法适用于一般情况或者空间受限程度较小的情况，实用简洁、切实可行。

技术领域

本发明属于移动机器人自动导航技术领域，尤其涉及一种基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法。

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicle)即“自动导引车”，也称移动机器人，是一种以电能作为动力，通过电磁或光学等非接触式自动导引装置，在无人操控的情况下沿着预定路径行驶到指定的地点，实现自动移载、搬运等功能的运输小车。AGV小车的激光导引方式始于90年代初期，不需要对地面进行任何处理，在AGV小车的行走区域安装位置精确的激光反射板，AGV通过激光扫描仪发射激光并采集由不同角度的反射板反射回来的激光光束，利用其内置定位算法，确定当前小车的位置和方向，并通过连续定位算法实现AGV的导引。激光导引方式的最大优点就是AGV定位精确，柔性好，不需要对地面进行任何处理，路径变换灵活多变，适用于各种现场环境，能够方便快捷的修改运动参数及行驶路径，是当前国际上最先进的导引方式。

我国AGV的应用和研发起步较晚，如今的国内企业中，昆明昆船、北京机科、合肥柯金、怡丰、艾吉威等一批企业近两年都纷纷推出AGV叉车系列，尤其是艾吉威自主研发出无激光反射板的激光引导叉车，开创了AGV行业的新领域。但AGV的核心车载控制系统技术几乎仍由国外公司拥有，激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法是其中不可或缺的一个环节。那么如何控制AGV小车的旋转，按照符合实际的方向进行旋转，是实际应用中必须要解决的关键问题。通过查阅论文与专利，在运动规划上常见的路径规划方法有遗传算法、人工势场法、PRM法、Dubins路径规划方法等。

此类规划路径的方法一般都是基于全局的，其侧重点在算法的设计及其鲁棒性的检验上，并不考虑对象的轮廓及其运动特性，无法保证路径的真实可行性。多数工厂的空间受限，若将小车抽象成质点，不能反映出轮廓与环境的信息，因此上述的方法并不合适。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法，该方法适用于一般情况或者空间受限程度较小的情况，结合AGV小车的全方位运动特性，方案实用简洁、切实可行。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于激光引导双轮差速AGV的原地偏航旋转方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1，AGV车载控制系统通过无线网络与上位机控制系统进行通讯，接收到路径信息；

步骤2，激光引导AGV通过激光扫描仪得到小车的位姿信息(x₀，y₀，θ₀)，其中小车当前航向角在0～360°并与车载控制系统进行数据交换；

步骤3，利用AGV位姿信息和目标点得到通过该两点的直线与X轴正方向之间的较小夹角，再通过计算使夹角在0～360°之间；

步骤4，通过AGV小车当前航向角度值与目标点期待航向角度值进行比较，得到理论偏差，同时遵循能量最小原理，运用相应算法，得到使小车往角度较小方向旋转，即小车理应原地偏航旋转到达期待航向的度数；

步骤5，基于双轮差速AGV的原地偏航旋转，设置相应的减速点，当车轮到达减速点时，车速开始降低，停止时，AGV小车到达期待航向，允许小范围的误差。