一種適合倉儲agv的慣性導航方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于自動控制領域，特別是一種適合倉儲AGV的慣性導航方法。
【背景技術】
[0002] 目前隨著工業4. 0和中國制造2015,智能物流和智能制造已經成為制造業和工廠 發展趨勢必然。而AGV(自動引導小車）在物流系統中的自動搬運作用，在生產效率和管理 具有非常重要的作用，特別是在隨著工廠產品種類和數量增加，自動倉儲的作用將越來越 明顯。而所謂自動引導，即是沿著指定軌跡運行，目前常見的導航方式有光電傳感器、視 覺導航、激光導航和磁導航傳感器等等。一般倉庫中，有放置整齊的貨架，每個單元貨架有 上下幾格，AGV需要把相應貨物放在對應的單元處，因此由于不同存放點，使得AGV路徑將 會多樣化和復雜化。目前AGV行業內常采用磁條導航，但是這樣磁條鋪設將會顯得密密麻 麻，不僅不美觀，由于磁條復雜交錯將會影響到AGV正常運行，甚至由于磁條有一定高度， 會導致AGV運行振動甚至走偏；目前美國亞馬遜采用KIVA SYSTEM產品，其導航方式基于二 維碼，盡管二維碼鋪設簡單，但是倉庫內（特別國內庫房）難免沒有灰塵堆積、人跡、清潔水 漬等等，這些因素不僅使得視覺識別二維碼出錯，甚至還可能導致二維碼標簽脫掉。磁條導 航和二維碼視覺導航方式皆不能滿足庫房自動倉儲要求，因此市場上急需一種滿足自動倉 儲的AGV導航系統。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種適合倉儲AGV的慣性導航方 法，該方法采用磁釘代替磁條和二維碼，有效地節約成本的同時能解決二維碼受多塵環境 影響較嚴重的缺陷，實現無軌導航方式，該系統測量位置準確，位置精度可達±5_，測量角 度準確，角度精度為±0. 1度，其導航精度高，導航精度為± l〇mm，導航速度可達lm/s，有效 的節約資源。
[0004] 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種適合倉儲AGV的慣性導航方 法，它包括如下子步驟：
[0005] Sl :導航系統搭建，將陀螺儀設置在AGV小車上，磁傳感器設置在小車車頭底部中 線上，磁釘和RFID卡設置在AGV航道上，編碼器、控制單元和RID讀卡器設置在控制盒內；
[0006] S2 :讀取磁釘數據，磁釘讀取模塊通過控制單元的串口讀取磁傳感器采集的磁釘 數據；
[0007] S3:獲取小車偏移數據，偏移數據獲取模塊根據磁傳感器獲得的磁釘狀態獲得小 車偏移運行軌跡的角度和距離；
[0008] S4 :規劃路徑，根據小車偏移運行軌跡的角度和距離規劃出AGV轉彎半徑，同時控 制左右差速實現以該半徑轉彎；
[0009] S5 :獲取陀螺儀角度，將陀螺儀的原始數據進行處理后，并積分得到AGV該時刻的 角度；
[0010] S6 :角度校準，通過磁釘校準的角度對陀螺儀獲取的角度進行校準；
[0011] S7 :讀取RFID，在AGV小車運行到路徑的交叉路口磁釘處時讀取RFID地標的ID 號；
[0012] S8 :確定運行模式，將RFID的ID和任務路徑中ID進行匹配得出相應動作確定AGV 運行模式；
[0013] S9 :運動控制，控制AGV執行直行、左轉90度和右轉90度的運動，如果AGV執行旋 轉動作，則差速電機以速度大小相等、方向相反原地運行，通過陀螺儀測量的角度判斷AGV 是都旋轉到90度；
[0014] SlO :重復步驟 S2-S9。
[0015] 該方法還包括一個脫軌檢測步驟，通過電機編碼器讀取相鄰磁釘AGV所運行里程 判斷，如果2m仍沒有磁釘則AGV脫軌，停止AGV運行。
[0016] 所述的步驟S2中讀取磁釘數據通過控制單元的RS232串口讀取磁導航數據，路過 第2k個磁釘，記錄其狀態；路過2k+l記錄狀態，第2k和2k+l磁釘為一組磁釘。
[0017] 所述的步驟S3獲取小車偏移數據根據一組磁釘的狀態和磁傳感器的狀態計算， 磁傳感器的狀態： fl,該點有效 ，
[0018] Xi 、、.卜i i > 1.〇,該點無效
[0019] 則AGV偏心距離為：
[0021] 則AGV偏移角度為：
[0023] 其中1為磁釘間距，m為磁傳感器監測點間距，X1為磁傳感器狀態。
[0024] 所述的步驟S4路徑規劃為AGV倉儲慣性導航的關鍵單元，AGV運動半徑r，AGV航 向角Θ，磁釘間距1，通過三角關系有：
[0026] 通過旋切角關系可以得出：
[0028] 綜合式（3)、式（4)、式（5)，可以得出AGV選擇半徑：
[0030] 然后，控制單元根據運行半徑控制AGV左右差速。
[0031] 所述的步驟S5中獲取陀螺儀角度先去除固定漂移，再進行卡爾曼濾波，并進行積 分后得到ω (k)，則在第k時刻，AGV的角度為
[0032] 所述的步驟S6角度校準計算方式如下：AGV在2k時刻的角度為 Θ (2k)，在2k+l時刻角度為Θ (2k+l)，陀螺儀所測量的角度為P (2k+l)，而
[0033] 如果I P (2k+l)_A Θ (2k+l) I < 6 °，則將陀螺儀的角度校準為
[0034] 本發明的有益效果是：本發明提供了一種適合倉儲AGV的慣性導航方法，該方法 采用磁釘代替磁條和二維碼，有效地節約成本的同時能解決二維碼受多塵環境影響較嚴重 的缺陷，實現無軌導航方式，該系統測量位置準確，位置精度可達±5_，測量角度準確，角 度精度為±0. 1度，其導航精度高，導航精度為± l〇mm，導航速度可達lm/s，有效的節約資 源。
【附圖說明】
[0035] 圖1為AGV運行路徑示意圖；
[0036] 圖2為導航方法流程圖；
[0037] 圖3為磁釘測量示意圖；
[0038] 圖4為路徑規劃示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于 以下所述。
[0040] 如圖1所示，倉儲貨架一般呈正方形規則排布，所以路線又直線段組成，直線段交 叉成90度。
[0041] 如圖2所示，一種適合倉儲AGV的慣性導航方法，它包括如下子步驟：
[0042] Sl :導航系統搭建，將陀螺儀設置在AGV小車上，磁傳感器設置在小車車頭底部中 線上，磁釘和RFID卡設置在AGV航道上，編碼器、控制單元和RID讀卡器設置在控制盒內；
[0043] S2 :讀取磁釘數據，磁釘讀取模塊通過控制單元的串口讀取磁傳感器采集的磁釘 數據；
[0044] S3 :獲取小車偏移數據，偏移數據獲取模塊根據磁傳感器獲得的磁釘狀態獲得小 車偏移運行軌跡的角度和距離；
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