雙舵輪AGV里程計、運動控制核心演算法
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瀋陽新鬆機器人、蘇州華曉精密、上海同普,還有部分新創企業,蘇州極客嘉智慧科技有限公司,做的也很好。
該種AGV,一般包含兩個舵輪,通常佈置在AGV車體中心前後、或AGV車體對角分佈。如圖:
本文將以在車體中心前後分佈方式的AGV為例,進行分析。
大家都知道舵輪的引數有線速度大小、角速度大小、舵向值(v,w,a)三個引數(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,導航演算法控制器也會給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),然後AGV舵輪驅動演算法,將根據導航演算法下發的三個引數來解算兩個舵輪的三個引數。
我們可以將該AGV簡化成兩個舵輪旋轉中心支點剛性連線的情況,以兩舵輪旋轉中心點來計算AGV線速度和角速度。
已知導航演算法下發給AGV中心點的引數為(V,W,A),兩舵輪之間的距離D,求舵輪1的引數(V1,W1,A1),舵輪2的引數(V2,W2,A2)。如下圖:
其中W=W1=W2;
第一步:已知引數(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係,如下圖所示“:
第二步:由於兩個舵輪旋轉中心支點與AGV是剛性連線,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線,如下圖;
這裡問題變成了,已知A、R,求R1,R2,A1,A2;(提示簡單的三角幾何計算);
R1、R2、A1、A2就算到這裡。
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演算法去運動了。
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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