背负式磁导航AGV纠偏控制系统设计

① ８６３计划（２０１２ＡＡ０４１４０２）资助项 目。 ② 女 ，１９７３年生 ，硕士 ，高级工程师 ；研究方 向 ：机器人技术 ，机构数字化设计等 ；联系人 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｓｈｕｊｉｎｇ＠ｂｉｐｔ．ｅｄｕ．ＣＢ
（收稿 日期 ：２０１７．１２．１６）
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摘 要 针 对 ＡＧＶ运 行 过程 的 自主 导航 问题 ，采 用模 块 化设 计 思 想 ，设 计 了一种 开 放 式 数 控 系统 的背 负 式 ＡＧＶ机器 人 纠偏 控 制 系统 。利用 传感 器 对 ＡＧＶ 的位置 和周 围的 障碍 物进 行 检 测 ，结 合 基于 差速 原 理 的纠偏 算 法 对 ＡＧＶ 的运行 路 线进 行 实 时 监 测 ；利用 工 业 平板 电脑 和运 动 控制 卡 组成 上 下位机 ，上位机 软 件采 用 Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋ ＋编 写 ，通 过人 机 交 互 界 面对 ＡＧＶ进 行 操作 和控 制 ，保 障 ＡＧＶ按 照正确 路径 安全 地运 行 。通 过对 ＡＧＶ机 器 人 进行 性 能 实验 ，验证 了背 负式 ＡＧＶ机 器 人 的控制 系统平 稳 可靠 ，具 有 较好 的应 用价 值 。 关键 词 自动 导 引车 （ＡＧＶ），模 块 化 ，控 制 系统 ，纠偏 算法
号 ，保 障其 运 行 的安 全 。 由于 ＡＧＶ运 行 稳 定 、性 能 务就 必须 提 高导 航 系统 的可靠 性 和准 确性 。 由于 电
可靠 以及 不 会疲 劳等 特 点大 大 提高 了企 业 的生 产效 子技 术 以 及 传 感 器 技 术 的 迅 猛 发 展 ，可 以应 用 在
率 刮。
—
导 向运 算／控 制
营
磁 感应 强度 检 － 测
童
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刘 淑 品 等 ：背 负 式 磁 导航 ＡＧＶ纠 偏 控 制 系 统 设 ＿｝Ｉ
开始
采 集 磁 导航 传 感 器信 号
控 制 驱动 轮 实 现 差ห้องสมุดไป่ตู้ 转 向
路径中间／。Ｉ：＝壶 三 竺＝ 竺
是 继 续按 当 前方 向 行驶
引 车 （ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｇｕｉｄｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ，ＡＧＶ）是一 种 以蓄 电 池 为动 力 源 ，通 过 非 接 触 的 制 导方 式 按 照 预定 路 线
及 算 法
行 驶 的搬 运小 车 。它 的 主要特 点 是按 照设 定 的线 路 １．１ 背 负式 ＡＧＶ 机器 人 导航 纠偏 原理
Ｏ 引 言
面 以及控 制算 法 的开 发 。最后 通过 实验 来 验证 纠偏 控制 系统 的稳 定性 和设 计 的合 理性 。
随着 制 造业 自动 化 程 度 不 断 地 向前 推 进 ，物 料
运输 的 自动化 改造 也 越 来 越 受 到 重 视 ＇２ Ｊ。 自动 导 １ 背负 式 ＡＧＶ机 器 人 导航 纠偏 原 理
实 时 纠偏是 至 关重 要 的 问题 。本 文 主要针 对 背负 式 设 定 的导航 路 径 因新 型导航 技 术 的应用 而变 得更 加
ＡＧＶ机器 人 的纠 偏 控 制 系 统 进 行 设 计 。首 先 介 绍 灵 活 ，更加 简单 可 靠 。
纠 偏控 制 系统 的原理 及算 法 。其 次 ，对 ＡＧＶ机器 人
ＡＧＶ是 否 已完
』是
图 １ 磁 导 航 传 感 器 原 理 及 流 程 图
圈
图 １右 侧 为磁导 航传 感 器 的纠偏 原理 图 。磁 导 过 建 立 ＡＧＶ 机 器 人 的 运 动 学 模 型 ，分 析 计 算 得 』ＩＩ
航 传感 器安 装 在 ＡＧＶ驱 动模块 的前 部 ，位 于两 驱 动 ＡＧＶ机器 人 的位 置偏 差和 角度偏 差 汁算 公式 ｆｎ１下 ：
轮 之 问 ，距 离地 面大 约 ３～５ｃｍ。本 文 所 采用 的 磁 导 航 传感 器 由 １６个 磁性 采样 点 组成 ，每一 个 采样 点 相 互 独立 并 且可 以检测 磁 传感 器下方 微 弱 的磁场 变 化 和 磁极 性变 化 。 当磁 条 位于磁 传感 器 下方 并 且距 离 小 于霍 尔传 感 器检 测 磁 信 号 的 临界 值 时 ，那 么采 样 点 就 会检测 到 磁场 变化进 而 改变 该采 样点 的输 电 平 。而其他 采样 点 由于 没有 检测 到磁 场 的变 化其 输
高 技术 通讯 ２０１８年 第 ２８卷 第 ７期 ：６２０～６２６
ｄｏｉ：１０．３７７２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－０４７０．２０１８．０７．００７
背 负 式 磁 导 航 ＡＧＶ 纠 偏 控 制 系 统 设 计 ①
刘淑 晶② 刘金 华 吴 乐 ” 李欢 欢 徐 小龙 …
（ 北 京石油化工学 院机械 工程学院 北京 １０２６１７） （ 浙 江 传 媒 学 院 电 子 信 息 学 院 杭 州 ３１００１８） （… 北 京 化 工 大 学 机 电工 程 学 院 北 京 １０００２９）
本文 选择 的导航 方 式 为 磁 导 航 ，磁 导 航 传 感 器
的纠偏 控 制 系统 进 行 构 建 ，结 合 软 硬 件 并 利 用 微 软 的核 心部 件是 霍 尔开 关传 感器 。图 １为磁 导航 传感
的 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋ ＋开 发 环境 完 成 人 机 交 互 界 器原 理及 流 程 图 。
ＡＧＶ上 的新 型的导 航技 术 越 来 越 多 引。 由于 新 型
目前 ＡＧＶ机器 人 的研究 中 ，控 制 系统 导航 功能 导 航技 术 的应 用使 ＡＧＶ 的导 航精 度 、可靠 性 以及 导
的设 计 是人 们 关注 的重 点 ，能 否 实 现 运 行 过程 中 的 航 的多样性 有 了 极 大 的发 展 。 比如 ，根 据 工 况 需 要
将 物料 搬 运 到指定 地 点 ，在 运 行 过 程 中检 测 周 围的
导航 系 统 也 就 是 ＡＧＶ 的 引 导 系 统 。 要 保 证
环境 ，当有 障碍物 存 在 时会 停 止 运 行 并 发 出提 示 信 ＡＧＶ准 确可 靠 地 沿 着 预 先 设 定 的任 务 轨 迹 执 行 任