AGV叉车轨迹跟踪控制策略的思考

时　代　农 机

TIMES AGRICULTURAL MACHINERY

第　４５　卷第　４　期２０１８　年　４　月　Ａｐｒ．２０１８ Ｖｏｌ．４５　Ｎｏ．４

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２０１８年第４期

ＡＧＶ叉车轨迹跟踪控制策略的思考

李爱民

摘　要：在研究基于计算机视觉的ＡＧＶ路径跟踪技术的基础上，提出了一种基于轨迹控制的ＡＧＶ运动控制器设计方法，重点解决ＡＧＶ路径跟踪问题和高速运动稳定性问题。首先分析了ＡＧＶ工作环境和计算机视觉的特点，设计了适合ＡＧＶ路径跟踪的图像处理过程。然后，在深入分析两轮差速驱动平台的基础上，提出了一种基于轨迹控制的ＡＧＶ运动控制器的设计方法。该控制器以ＡＧＶ相对路径的状态量为输入，输出ＡＧＶ控制命令——两轮速度差和运动时间，根据指定轨迹控制ＡＧＶ运动，实现轨迹控制，即ＡＧＶ路径跟踪的目标。试验结果表明，ＡＧＶ路径跟踪技术对直线和圆弧具有良好的跟踪效果，ＡＧＶ的运动稳定。关键词：ＡＧＶ；路径跟踪；轨迹控制

（江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 221116）

作者简介：李爱民（１９７６－），男，江苏徐州人，硕士研究生，副教授，研究方向：机电控制技术。　

１　ＡＧＶ叉车特点

AGV 叉车速度传感技术，有助于AGV 独立行走的工业级导航定位模块、高精度、高性价比、AGV 叉车让机器人走路更聪明。AGV 车是工业机器人的精度、柔性、智能化的先进技术，应用软件开发，先进的制造技术，通过检测程序、控制部件、优化整体、调度协同的实施，实施过程的管理和决策，促进产量，提高质量，降低成本，减少资源消耗和环境污染，是最高的体现工业自动化水平。自动导引车的7个特点：

（1）先进性：AGV 是一种集光、机、电、计算机、信息系统于一体的移动式工业机器人。它集成了科学技术领域的先进应用技术。AGV 是工厂自动化物流的标志，具有较强的导向能力、较高的定位精度和良好的自动驾驶性能。

（2）灵活性：AGV 可与各种生产线、装配线、输送线、平台、货架、操作点等快速组合。保证在工作对接多方位上实现与各个岗位工作对接，从而提高整体效率。它可以缩短物流周转周期，缩短物料的过程时间，实现来料加工、物流与生产、成品与销售之间的灵活应对，从而提高生产系统的效率。

（3）独立性：AGV 可以在没有其他系统支持的情况下完成一个独立的任务。

（4）兼容性：AGV 既能独立工作，又能更好地与其他生产系统和控制管理系统结合，实现兼容与相互适应的工作内容。

（5）安全性：AGV 作为一种自动驾驶车辆，具有完善的安全防护能力，包括智能交通管理、安全避让、多级报警、紧急制动、故障报告等，在许多不适合人类工作的场合都能发挥独特的作用。

（6）示范：AGV 代表先进生产力，是企业技术进步的标志， AGV 还可以促进企业标准化、标准化和信息化的基础设施建设。

（7）i-so 智能AGV 搬运机器人广泛应用于电子制造、汽车、五金、物流、食品、制药等。在工业自动化和智能化领域表现出较强的创新能力和技术能力。

２　ＡＧＶ叉车状态提取

AGV 叉车状态提是以AGV 的视觉导航控制来进行对于叉车路径运动的严格跟踪基础，也就是控制车辆的相对路

径状态。AGV 叉车相对路径理想状态，是AGV 叉车的轴线与路径之间的重合轴线。上位机的控制指令是根据图像信息确定车辆当前相对路径状态而决定的。但是由于汽车的状态的各自特殊性，上位机所给出的控制指令也有所不同。通过提取机器视觉中的控制量，从而控制确定AGV 叉车相对路径状态指令。这对图像的实时处理有很高的要求，简化图像上的算法处理或采用更高速的CPU 是现在目前提高图像的实时性的主要途径。但随之而来的是整个系统的成本增加，因此简化的图像自身才是提高实时性的有效手段，而不是算法的处理方式与在CPU 上的速度提升。保证图像处理效果为主，简化算法为辅，这种做法就必须提高图像自身质量，较高质量的图像可以在很大程度上减少图像的预处理，从而提升图像质量为简化算法提供实时性。随之而来的就是对摄像机提出了更高要求，摄像机是选择测试填充功能的一部分，它的作用在于减少光照变化，简化图像处理算法，提高提取控制精度。随着相机填充功能的增加，CPU 的高频率运行成本增加了很多，系统成本也没有大幅度增加。为了描述AGV 角度和偏移量的提取，图像预处理和状态提取是路径图像处理的两个过程步骤。在相对简单的环境下，由于摄像机具有保证良好光照与图像高质量的特点，自动阈值二值化技术结合自动阈值Canny 边缘检测可以得到准确地AGV 数量。

图像坐标系是提取的状态量的主要量数来源。将二者转换为世界坐标系中的状态量，通过摄像机坐标标定技术反映AGV 叉车相对于纸带的实际状态。轴和角映射到世界坐标系的轴路径状态的AGV 叉车图像坐标系之间，其值没有变化，所以不需要改变角度，但必须通过转移价值到世界坐标系的坐标标定的作用是找出AGV 叉车二轴点路径轴的实际距离。

３　基于轨迹控制的ＡＧＶ控制

AGV 轨迹控制，是实现AGV 叉车轨迹跟踪过程中的平滑轨迹变化控制，避免出现转向摇摆现象。当更多的光电传感器用于排队时，当汽车的右传感器通过“开关模式”原理检测纸带时，汽车就会转向左侧。当左侧传感器检测纸带，车向右偏转。两个传感器间距过大，因此汽车摇晃得厉害。缩短了左右传感器间距，限制了AGV 叉车速度减少并控制转向摆动现象，通过分析，可以得出一个结论：AGV 叉车的瞬时速度转向与叉车两轮差速驱动AGV 平台的瞬时速度方向是相同的。所以，AGV 只能通过两轮速度差来改变车速的方向和大小。