一種AGV行駛路程測量方法與流程
2023-05-08 10:51:06 2
本發明屬於AGV行使路程路程測量領域，具體為一種AGV行駛路程測量方法。
背景技術：
現有技術中，為了測量AGV行進路程，通常採用以下方法：將轉數測量裝置與AGV的輪子相連，通過轉數測量裝置的輪子轉動圈數，結合輪子半徑或者周長，計算出輪子行進的路程。但是，當AGV負載出現變化時，車輪的結構會出現一定程度的變化，簡單的利用單個輪子轉數和輪子原半徑或周長數據計算輪子行進路程，求出AGV的行走路程，誤差會比較大，尤其在導航過程中，該種誤差不斷積累，將很大程度低降低導航的準確性。
為了克服這一誤差，本領域技術人員通常使用兩種方式處理。其一是將需要測距的輪子設計成帶彈簧或板簧等彈性機構的組合體，AGV的額外負載重量由其他非測量輪承受，而測量輪因彈性機構的形變程度基本不變，因此測量輪受力基本穩定。但是該種方法容易受到安裝空間限制、整車多輪運動學約束限制，等等，因此實際可使用的場合有限。另一種方法是，通過預先測量出負載重量與車輪形變的關係，運行時再根據實際測量所得的當前負載重量對轉數測量裝置採集得的數據進行修正，最後計算出車輪的行進路程。但是該種方法需要額外添加測量裝置，而且AGV行駛過程中的上下震動會對負載重量的測量造成較大影響。因此，如何能忽略負載重量變化的影響，通過簡單的方法實現準確測量AGV行進路程是本領域的研發難題。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種測量簡單、準確的確定AGV行駛路程測量方法。
為了解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：一種AGV行駛路程測量方法，包括以下步驟：
(1)應用測量裝置測量出AGV兩個車輪的測量運行路程Sa和Sb；
(2)測量小車實際運行路程與測量運行路程的校正係數K；
(3)根據兩個車輪的測量運行路程Sa和Sb和校正係數K求出AGV的實際運行路程S。
本發明通過確定校正係數K，使小車實際運行路程與測量運行路程得出準確的對應關係。求算AGV實際運行路程時，只需測量車輪的測量運行路程，方法簡單，而且可忽略變化負載對車輪結構、形態的影響。因此，與現有技術相比，本發明具有測量簡單、準確的優點。
測量運行路程Sa和Sb的獲取有以下兩種方式：
第一種獲取方式：採用轉數測量裝置作為測量裝置，測量兩個車輪的轉數M和N，以及兩個車輪的半徑R1和R2；根據M、N、R1和R2，求出兩個車輪測量運行路程Sa和Sb；
第二種獲取方式：採用轉速測量裝置和計時器作為測量裝置，測量兩個車輪的轉速P和Q，轉動時間T，以及兩個車輪的半徑R1和R2；根據P、Q、T、R1和R2，求出兩個車輪測量運行路程Sa和Sb。
對於校正係數K本發明提供兩種測量方式：
第一種校正係數K的測量方法為：
所述校正係數K的測量方法為：控制AGV行走固定路程S′，分別測量出AGV兩個車輪的測量運行路程Sa和Sb，根據公式:求出校正係數K。
第二種校正係數K的測量方法為：所述校正係數K的測量方法包括以下步驟：
a、測量車體無負載下的狀態下：AGV兩個車輪的水平距離Lc,AGV兩個車輪所受地面的支持力Fa0和Fb0；
b、測量車體被放置負載的狀態下：和負載較接近的車輪與負載重心的水平距離Lx；AGV兩個車輪所受地面的支持力Fa和Fb；
c、控制AGV行走固定路程S′，分別測量兩個車輪的測量運行路程Sa和Sb；
d、根據公式:S′-Sa＝Ka×(Fa-Fa0)；S′-Sb＝Kb×(Fb-Fb0)；分別求出兩個車輪的受力測量偏差Ka和Kb；
e、根據公式：求出校正係數K。
為了提高校正係數K的測量，可以採用多次重複測量，求取有效數據平均值的方法，得出準確程度更高的校正係數K。或者，採用兩種方法混合使用的方法，求取有效數據平均值的方法，得出準確程度更高的校正係數K。
進一步的，得出校正係數K後，採用公式:求出AGV實際運行路程S。
進一步的，控制AGV行走固定路程S′時，AGV行走的軌跡為直線，提高Sa和Sb測量的準確程度。
進一步的，所述負載重心與兩個測量車輪之間的連線的中點不在同一豎直方向上。使負載對兩個車輪的受力變形影響不相同。
進一步的，所述負載中心與測量的車輪中心不在同一豎直方向上，使Lx≠0，Lx≠-Lc。
進一步的，AGV的兩個車輪相同，則校正係數由於兩個車輪相同，兩者的受力測量偏差Ka和Kb相同，因此得出上述校正係數K的求算公式，由公式可知，測量方法可簡化為測量Lc和Lx，使測量、運算更方便。
進一步的，所述測量的兩個車輪為縱向設置的兩個車輪或橫向設置的兩個車輪，可根據AGV實際的車輪設置方式，選取測量的對象。
優選的，所述測量的車輪為多個；
對於通過測量轉數確定測量運行路程Sa和Sb的方法：分別選取兩排的車輪進行測量，根據各個車輪的測量轉數，及車輪的半徑，推算每排車輪的等效車輪的測量運行路程Sa和Sb；
對於通過測量轉速和時間確定測量運行路程Sa和Sb的方法：分別選取兩排的車輪進行測量，根據各個車輪的測量轉速、運行時間T，及車輪的半徑，推算每排車輪的等效車輪的測量運行路程Sa和Sb。
附圖說明
圖1為實施例一中應用本發明的AGV示意圖；
圖2為實施例二中應用本發明的AGV示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖說明本發明的兩種優選的實施方式。
實施例一：
一種AGV行駛路程測量方法，包括以下步驟：
(1)預處理步驟：
a、測量車體無負載下的狀態下：AGV前車輪和後車輪的水平距離Lc，AGV前車輪和後車輪所受地面的支持力Fa0和Fb0，以及兩個車輪的半徑R1和R2；
b、測量車體被放置負載的狀態下：負載重心與無負載時車體重心的水平距離Lx；AGV前車輪和後車輪所受地面的支持力Fa和Fb；所述負載重心與兩個測量車輪之間的連線的中點不在同一豎直方向上，使負載對兩個車輪的受力變形影響不相同；所述負載中心與測量的車輪中心不在同一豎直方向上，使Lx≠0，Lx≠-Lc。
c、在行進AGV前後兩側的車輪上分別設有轉數測量裝置，控制AGV行走固定路程S′，根據轉數測量裝置記錄數據M和N以及R1和R2，分別求出兩個車輪的測量運行路程Sa和Sb。控制AGV行走固定路程S′時，AGV行走的軌跡為直線，確保Sa和Sb測量值的準確性。根據公式:S′-Sa＝Ka×(Fa-Fa0)；S′-Sb＝Kb×(Fb-Fb0)；分別求出兩個車輪的受力測量偏差Ka和Kb；
d、根據公式：求出校正係數K。
對於本步驟中，前車輪和後車輪的水平距離Lc，負載重心與無負載時車體重心的水平距離Lx，兩個車輪的半徑R1和R2等數據在設計AGV時即已確定，可無需測量，直接獲取。
(2)測量步驟：
驅動AGV按所需運行軌跡行走，根據編轉數測量裝置記錄數據M和N以及R1和R2，分別求出兩輪的行走路程Sa和Sb，根據公式:求出AGV實際運行路程S，其中K為預處理步驟中的校正係數K。
本實施例通過控制變量法，驗證本發明提供的測距方法，具體結構如下表1及表2，其中表1固定設置AGV運行路程S′，進行不同負載的測試；表2固定設置AGV負載，進行不同運行路程S′的測試：
表1
表2
由上表可以看出，利用Sa、Sb和修正係數K，推算的實際運行路程S，與測驗實際限定的固定路程S′，雖然存在一定的誤差，但與單個車輪的測量值(Sa或Sb)相比，誤差極小。大大提高了AGV導航推算的精度。而且通過實驗，AGV的負載變化並不影響本實施的測量準確度，行駛距離的增大也未明顯降低測量精度。。
以下提供本實施方式中，具體公式的推算過程：
當存在額外負載時(Gx≠0)，轉數測量裝置測得的數據有如下關係：
Sa＝S×ksa (1)
Sb＝S×ksb (2)
ksa和ksb為前車輪和後車輪在承載負載下的各自的變化比例。
通過簡單的測試即可驗證，轉數測量裝置的測量值Sb和Sb的偏差大小，與車輪所受壓力的變化大小，呈比例關係，因此有如下關係：
S-Sa＝Ka×(Fa-Fa0) (3)
S-Sb＝Kb×(Fb-Fb0) (4)
其中，Fa0和Fb0是當Gx＝0時兩個輪子各自受到的地面的支撐力。Ka和Kb代表輪子各自的「受力-測量偏差」關係，對確定的某款車輪而言，為常量。
為了簡化上述關係式，定義Fa和Fa0、Fb0和Fb之間的關係：
聯立上述關係式(1)—(6)，則有：
參見附圖1所示，空載時車體重心為O,重力為Gc，前車輪和後車輪與車體重心O的距離分別為La和Lb。負載為X,負載X重心O』與前車輪的水平距離Lx。
當Gx＝0時，由附圖1的力矩平衡有：
Fa0×(La+Lb)＝Gc×Lb (8)
Fb0×(La+Lb)＝Gc×La (9)
當Gx≠0時，由附圖1的力矩平衡有：
Fa×(La+Lb)＝Gc×Lb+Gx×(Lx+La+Lb) (10)
Fb×(La+Lb)+Gx×Lx＝Gc×La (11)
聯立等式(8)(9)(10)(11)，有：
Gx×(Lx+La+Lb)＝Fa0×(kFa-1)×(La+Lb) (12)
Gx×Lx＝Fb0×(1-kFb)×(La+Lb) (13)
聯立等式(7)(12)(13)，有：
因等式(14)右側均為常量，令Lc＝La+Lb,則右側可簡記為常量同時由此可知，等式左側的數值大小也恆定為K，有
聯解等式(1)(2)(14)(15)，得:
其中常量或
實施例二：
參見圖2，本實施例公開另一種測量方法，與實施例的區別在於：所述測量的車輪為多個；
對於通過測量轉數確定測量運行路程Sa和Sb的方法：分別選取兩排的車輪進行測量，根據各個車輪的測量轉數，及車輪的半徑，推算每排車輪的等效車輪的測量運行路程Sa和Sb；
對於通過測量轉速和時間確定測量運行路程Sa和Sb的方法：分別選取兩排的車輪進行測量，根據各個車輪的測量轉速、運行時間T，及車輪的半徑，推算每排車輪的等效車輪的測量運行路程Sa和Sb。
參見圖2，所述等效車輪的測量運行路程推算方法可以為(但不限於)：分別有兩排車輪，分別為A和B，其中A為定向輪，負載X的重心O』與B排車輪的軸線的垂直連線為q。當A排的車輪對稱設置在q的兩側，A排的車輪滾動方向平行於q，則可以將A排各車輪測得的運行路程的平均值作為該排車輪的等效車輪測量運行路程。當兩排車輪並非相對q對稱設置，則可按照一定的比例調節，推算出該排車輪的等效車輪測量運行路程。
其餘測量方法與實施例一公開的方式相同，在此不再敘述。
根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。