重载AGV车辆跟踪算法和运动特性研究

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所属分类:AGV设计资料
摘要

单舵轮AGV存在转弯半径过大和转弯车身摆动较大的问题,而双舵轮AGV的转弯灵活性要好于单舵轮,对其跟踪算法和运动特性的研究非常重要。建立单、双舵轮转角运动模型和算法,通过Matlab对AGV转角曲线进行拟合,并对单、双舵轮AGV理论轨迹进行比较。从运动学角度验证了其转向灵敏性和角速度对车辆的影响,又从电机响应角度分析了AGV车辆轨迹误差存在的原因,并适当给出了补偿措施,以减小轨迹误差。

自动导引车( automatic guided vehicle,AGV) 是一种无人驾驶的导引运输车。AGV 系统涉及机械、电子、光学、计算机等多个领域。近些年来,重载AGV 车辆逐渐应用于不同的场合,在生产过程中发挥着重要的作用,尤其在汽车生产线上,可大大提高运转效率、精度,减少人力和劳动成本[1 - 3]。

AGV 小车控制系统分为导引、通讯、驱动、供电、安全与辅助 5 大模块。其中 AGV 小车导引单元按导引方式大致为磁导引、光学导引以及惯性导引,AGV 小车通过导引单元捕捉路面相关提示信号( 磁信号、光学信号等) ,将这一信号传递给主控单元 PLC,PLC 处理信号后向驱动单元的伺服电机发送命令使电机做出调整,从而使 AGV 小车在规定的路径上行驶[4 - 5]。

本文以双舵轮驱动转向的 AGV 小车为研究对象,建立的模型如图 1 所示。它的底盘部分由前、后桥的舵轮机构和从动万向轮组成,每个舵轮兼顾驱动和转向 2 个功能,舵轮的驱动和转向由 4个直流伺服电机控制。转向舵轮支架旁外挂 1 个无接触起电感应器,为了保持平衡起电器支架旁安装 1 个万向轮支撑。小车还安装有 4 个从动万向轮,这些从动轮负责承载车架负载和保持平衡。

重载AGV车辆跟踪算法和运动特性研究

图 1 建立的双舵轮 AGV 模型

1 AGV 导引与轨迹跟踪

1.1 AGV 单舵轮转角运动模型和定位算法

AGV 导航需要知道自己相对于环境坐标系下的精确坐标。而对于坐标的寻找离不开定位算法。在舵轮驱动 AGV 的寻位原理和算法中所有模型均建立在如下几点假设上:

1) AGV 车身看成刚体。

2) AGV 舵轮与其他行走轮间机械结构不计摩擦阻力,忽略车体的惯性阻力和惯性力矩。图 2为运动解析图。

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