雙舵輪AGV里程計、運動控制核心算法


        舵輪AGV可以通過調整兩個舵輪的角度及速度,可以使小車在不轉動車頭的情況下實現變道,轉向等動作,甚至可以實現沿任意點為半徑的轉彎運動,有很強的靈活性。 因此在AGV行業,這種驅動方式應用很廣,但是目前能做好控制的廠家並不多。國內比較好的廠家主要有沈陽新松機器人、蘇州華曉精密、上海同普,還有部分新創企業,也很好。

        該種AGV,一般包含兩個舵輪,通常布置在AGV車體中心前后、或AGV車體對角分布。如圖:

 

本文將以在車體中心前后分布方式的AGV為例,進行分析。

       大家都知道舵輪的參數有線速度大小、角速度大小、舵向值(v,w,a)三個參數(舵輪線速度方向一定等於舵向值)。同時我們控制雙舵輪AGV去跟隨路勁的時候,導航算法控制器也會給AGV下發線速度大小、線速度方向、角速度(不同於差速輪AGV,舵輪AGV可以全向行走,因此線速度方向是可以不同於AGV的航向角的,本文假設的線速度方向相對於AGV航向角),然后AGV舵輪驅動算法,將根據導航算法下發的三個參數來解算兩個舵輪的三個參數。

       我們可以將該AGV簡化成兩個舵輪旋轉中心支點剛性連接的情況,以兩舵輪旋轉中心點來計算AGV線速度和角速度。

       已知導航算法下發給AGV中心點的參數為(V,W,A),兩舵輪之間的距離D,求舵輪1的參數(V1,W1,A1),舵輪2的參數(V2,W2,A2)。如下圖:

 

其中W=W1=W2;

 

第一步:已知參數(V,W,A),求AGV的旋轉半徑。

根據A可知旋轉半徑與AGV中心點速度的幾何關系,如下圖所示“:

第二步:由於兩個舵輪旋轉中心支點與AGV是剛性連接,所以兩舵輪的中心支點必定與AGV旋轉中心同心。

將AGV旋轉中心與兩舵輪旋轉中心點連接,如下圖;

這里問題變成了,已知A、R,求R1,R2,A1,A2;(提示簡單的三角幾何計算);

 

 

 

R1、R2、A1、A2就算到這里。

 第三步:由於r=v/w,W1=W2=W,所以

V1=V*(R1/R);

V2=V*(R2/R);

第四步:將V1、V2、A1、A2分別解算出來,下發給兩舵輪控制器,雙舵輪AGV就可以按照你的導航算法去運動了。

 

就講到這一步,再有其他問題,工程師要養成獨立深度思考的習慣,自己去搜索,自己去分析解決。

另外,雙舵輪的里程計,也可以根據此文章,倒退計算出來。

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