1.一种AGV的轨道运动方法,所述AGV包括AGV车体,其特征在于:还包括舵轮、万向轮、识别装置、发送装置和定位装置,舵轮至少有2个,分别对称设置于AGV车体底部的前端与后端的中间位置,且所述舵轮设置在AGV车体的中轴线上,万向轮设置于AGV车体底部的两侧,
识别装置设置于AGV车体的车身部分的前后端与两侧,
发送装置和定位装置设置于AGV车体内;
所述识别装置包括摄像头、红外检测器、激光检测器和雷达中的一种或多种组合;
所述发送装置为无线发射器,用于AGV车体运行数据的无线通讯;
所述定位装置包括车体检测器和处理器,车体检测器分别与AGV车体、舵轮和外向轮数据连接,处理器与车体检测器连接,处理器对接的数据处理后通过发送装置传输到后台服务器;
所述AGV的轨道运动方法,其步骤为:
(1)获取信息:检测AGV车体当前位置信息和AGV车体所停靠场地信息,并将当前位置信息和所停靠场地信息上传至后台服务器;
(2)建立坐标:根据AGV车体当前位置信息建立相对坐标,根据AGV车体所停靠场地信息建立绝对坐标;
(3)预设终点:根据需求预设AGV车体行使终点位置信息;
(4)规划路线:根据AGV车体当前位置信息与终点位置信息,预设规划行使路线;
(5)路线调整:AGV车体根据预设的规划路线行使,收集路线上的路况信息,并实时调整路线;
步骤(1)中,获取AGV车体当前位置信息包括获取舵轮位置和万向轮位置信息,舵轮中轴线的中心点为AGV车体的相对坐标的中心原点,建立相对坐标o’x’y’,预先将AGV车体所停靠场地信息上传后台服务器建立绝对坐标oxy,驱动AGV车体运动,使得AGV车体在场地中的位置信息就可以用数学模型的形式表现出来,建立舵轮和AGV运动学约束:上述式中i=1,2, 表示在绝对坐标系下AGV分别在x轴和y轴上的移动速度,θ表示车体与绝对坐标系x轴之间的夹角;αi表示舵轮的转角;w为轮子旋转速度;r为轮子半径;(xi,yi)表示在相对坐标系下舵轮的坐标;Si=sin(θ+αi),Ci=cos(θ+αi)表示相对坐标与绝对坐标之间的变换;si=sinαi,ci=cosαi,再次,建立两个舵轮的运动约束,可以得到以舵轮AGV的运动学约束,其表达式化简后为:其中 是舵轮的角速度,K(α)是无侧滑约束矩阵,J1(α)是纯滚动约束矩阵,J2是车轮直径对角矩阵,R(θ)是变换矩阵,K(αi),J1(αi),J2相应的约束矩阵可以所示为:其中,(xi,yi)表示在相对坐标系下舵轮的坐标;Si=sin(θ+αi),Ci=cos(θ+αi)表示相对坐标系与绝对坐标系之间的变换;si=sinαi,ci=cosαi;i表示车轮编号,取值为1到n;
建立AGV车体运动学模型:
双舵轮运动时,获取前后舵轮的速度分别为v1,v2,AGV车体的速度为v,分别与AGV车体中轴线的夹角为α1,α2,α,舵轮的转角和转子的转速决定了AGV的方向,双舵轮AGV的运动可以理解为绕着瞬心坐旋转运动,L为舵轮到AGV车体中心的距离,R,R1和R2分别表示AGV车体的中心、前后舵轮绕转动瞬心的转向半径,α1、α2分别为前后舵轮的转角,α是AGV车体的方向角,此时AGV车体转动方向为逆时针,逆时针方向为正方向;θ表示车体与绝对坐标系x轴之间的夹角,即AGV车体运动方向与绝对坐标x方向的夹角关系为:vx为AGV沿车体中轴线方向的运动速度;vy为AGV沿垂直于车体中轴线方向的运动速度;
w为轮子旋转速度,
针对此刻AGV车体建立坐标系,根据与绝对坐标系之间的变换矩阵R(θ)可以计算得到绝对坐标系下速度的表示形式为:为AGV在绝对坐标系下的速度状态矩阵; 为AGV在绝对坐标系下x方向的速度; 为AGV在绝对坐标系下y方向的速度;为AGV自旋角速度,这样就可以得到任意时刻下,舵轮的速度、AGV车体的速度,舵轮的偏转角度的关系,当获取了AGV车体速度、旋转角度的信息后,可以得到舵轮的速度、旋转角度信息,从而可以将AGV车体运行过程中的信息实时上传至后台服务器,便于监控;
可知AGV车体的运动可看做绕转动瞬心做旋转运动,其瞬心o′由舵轮的转向角决定,舵轮旋转半径R=v/w,由AGV车体的运动特性可以得到:根据相应的几何关系可以得d2,R,R1,R2,α,α1,α2之间的关系:d1、d2均为辅助线长度,d2为旋转中心O’到车体中轴线的距离,d1为前轮到垂足的距离,计算可得:d2=Rcosα (16)
d1=Rsinα‑L (15)
通过三角函数以及几何关系可以得到:
AGV的运动是绕瞬心的转动,根据公式(11)(17)可以得到两个舵轮的速度v1、v2和舵轮的转角α1、α2:由此可得各轮的运动状态(α1、α2、v1、v2)与AGV运动状态(α、v)的关系,在实时条件下的表达式为:其中,α(t)=∫w(t)dt,w(t)为AGV旋转的实时运动角速度,v(t)为AGV参考点的实时运动线速度,可得到AGV前后舵轮的位姿为:
AGV在运行过程中,其实时位姿可以由定位系统获取,可计算得轮子旋转速度w、旋转半径R、前进速度v及方向角α与舵轮转角α1、α2及速度v1、v2的关系如下:实现对AGV路径跟随的控制,主要是对AGV前进速度v以及前后舵轮的转角α1,α2参数的控制。
2.根据权利要求1所述的一种AGV的轨道运动方法,其特征在于:步骤(2)中,所停靠场地信息为预先上传至后台服务器,坐标原点为后台服务器设置。
3.根据权利要求1所述的一种AGV的轨道运动方法,其特征在于:步骤(4)中,预设规划的行驶路线分为常规路线和最优路线。
4.根据权利要求3所述的一种AGV的轨道运动方法,其特征在于:所述的最优路线包括直线运动和通过自旋行驶AGV车体绕过行驶路线上的障碍;
自旋行驶是后台服务器根据AGV车体、舵轮位置和规划路线,计算出AGV车体的旋转中心,从而驱使AGV车体进行自旋行驶绕过障碍物。
5.根据权利要求1所述的一种AGV的轨道运动方法,其特征在于:根据步骤(5),通过AGC车体上的识别装置将行驶过程中的路况信息收集反馈到后台服务器,根据实际路况进行调整路线或调整AGV车体运动方式。