AGV叉車軌跡跟蹤控制策略的思考

李愛民

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

1 AG V叉車特點(diǎn)

AGV叉車速度傳感技術(shù)，有助于AGV獨(dú)立行走的工業(yè)級(jí)導(dǎo)航定位模塊、高精度、高性價(jià)比、AGV叉車讓機(jī)器人走路更聰明。AGV車是工業(yè)機(jī)器人的精度、柔性、智能化的先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用軟件開發(fā)，先進(jìn)的制造技術(shù)，通過檢測(cè)程序、控制部件、優(yōu)化整體、調(diào)度協(xié)同的實(shí)施，實(shí)施過程的管理和決策，促進(jìn)產(chǎn)量，提高質(zhì)量，降低成本，減少資源消耗和環(huán)境污染，是最高的體現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化水平。自動(dòng)導(dǎo)引車的7個(gè)特點(diǎn)：

（1）先進(jìn)性：AGV是一種集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、信息系統(tǒng)于一體的移動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人。它集成了科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)。AGV是工廠自動(dòng)化物流的標(biāo)志，具有較強(qiáng)的導(dǎo)向能力、較高的定位精度和良好的自動(dòng)駕駛性能。

（2）靈活性：AGV可與各種生產(chǎn)線、裝配線、輸送線、平臺(tái)、貨架、操作點(diǎn)等快速組合。保證在工作對(duì)接多方位上實(shí)現(xiàn)與各個(gè)崗位工作對(duì)接，從而提高整體效率。它可以縮短物流周轉(zhuǎn)周期，縮短物料的過程時(shí)間，實(shí)現(xiàn)來料加工、物流與生產(chǎn)、成品與銷售之間的靈活應(yīng)對(duì)，從而提高生產(chǎn)系統(tǒng)的效率。

（3）獨(dú)立性：AGV可以在沒有其他系統(tǒng)支持的情況下完成一個(gè)獨(dú)立的任務(wù)。

（4）兼容性：AGV既能獨(dú)立工作，又能更好地與其他生產(chǎn)系統(tǒng)和控制管理系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兼容與相互適應(yīng)的工作內(nèi)容。

（5）安全性：AGV作為一種自動(dòng)駕駛車輛，具有完善的安全防護(hù)能力，包括智能交通管理、安全避讓、多級(jí)報(bào)警、緊急制動(dòng)、故障報(bào)告等，在許多不適合人類工作的場(chǎng)合都

能發(fā)揮獨(dú)特的作用。

（6）示范：AGV代表先進(jìn)生產(chǎn)力，是企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志， AGV還可以促進(jìn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

（7）i-so智能AGV搬運(yùn)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于電子制造、汽車、五金、物流、食品、制藥等。在工業(yè)自動(dòng)化和智能化領(lǐng)域表現(xiàn)出較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和技術(shù)能力。

2 A G V叉車狀態(tài)提取

AGV叉車狀態(tài)提是以AGV的視覺導(dǎo)航控制來進(jìn)行對(duì)于叉車路徑運(yùn)動(dòng)的嚴(yán)格跟蹤基礎(chǔ)，也就是控制車輛的相對(duì)路徑狀態(tài)。AGV叉車相對(duì)路徑理想狀態(tài)，是AGV叉車的軸線與路徑之間的重合軸線。上位機(jī)的控制指令是根據(jù)圖像信息確定車輛當(dāng)前相對(duì)路徑狀態(tài)而決定的。但是由于汽車的狀態(tài)的各自特殊性，上位機(jī)所給出的控制指令也有所不同。通過提取機(jī)器視覺中的控制量，從而控制確定AGV叉車相對(duì)路徑狀態(tài)指令。這對(duì)圖像的實(shí)時(shí)處理有很高的要求，簡(jiǎn)化圖像上的算法處理或采用更高速的CPU是現(xiàn)在目前提高圖像的實(shí)時(shí)性的主要途徑。但隨之而來的是整個(gè)系統(tǒng)的成本增加，因此簡(jiǎn)化的圖像自身才是提高實(shí)時(shí)性的有效手段，而不是算法的處理方式與在CPU上的速度提升。保證圖像處理效果為主，簡(jiǎn)化算法為輔，這種做法就必須提高圖像自身質(zhì)量，較高質(zhì)量的圖像可以在很大程度上減少圖像的預(yù)處理，從而提升圖像質(zhì)量為簡(jiǎn)化算法提供實(shí)時(shí)性。隨之而來的就是對(duì)攝像機(jī)提出了更高要求，攝像機(jī)是選擇測(cè)試填充功能的一部分，它的作用在于減少光照變化，簡(jiǎn)化圖像處理算法，提高提取控制精度。隨著相機(jī)填充功能的增加，CPU的高頻率運(yùn)行成本增加了很多，系統(tǒng)成本也沒有大幅度增加。為了描述AGV角度和偏移量的提取，圖像預(yù)處理和狀態(tài)提取是路徑圖像處理的兩個(gè)過程步驟。在相對(duì)簡(jiǎn)單的環(huán)境下，由于攝像機(jī)具有保證良好光照與圖像高質(zhì)量的特點(diǎn)，自動(dòng)閾值二值化技術(shù)結(jié)合自動(dòng)閾值Canny邊緣檢測(cè)可以得到準(zhǔn)確地AGV數(shù)量。

圖像坐標(biāo)系是提取的狀態(tài)量的主要量數(shù)來源。將二者轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系中的狀態(tài)量，通過攝像機(jī)坐標(biāo)標(biāo)定技術(shù)反映AGV叉車相對(duì)于紙帶的實(shí)際狀態(tài)。軸和角映射到世界坐標(biāo)系的軸路徑狀態(tài)的AGV叉車圖像坐標(biāo)系之間，其值沒有變化，所以不需要改變角度，但必須通過轉(zhuǎn)移價(jià)值到世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)標(biāo)定的作用是找出AGV叉車二軸點(diǎn)路徑軸的實(shí)際距離。

3 基于軌跡控制的A G V控制

AGV軌跡控制，是實(shí)現(xiàn)AGV叉車軌跡跟蹤過程中的平滑軌跡變化控制，避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)向搖擺現(xiàn)象。當(dāng)更多的光電傳感器用于排隊(duì)時(shí)，當(dāng)汽車的右傳感器通過“開關(guān)模式”原理檢測(cè)紙帶時(shí)，汽車就會(huì)轉(zhuǎn)向左側(cè)。當(dāng)左側(cè)傳感器檢測(cè)紙帶，車向右偏轉(zhuǎn)。兩個(gè)傳感器間距過大，因此汽車搖晃得厲害。縮短了左右傳感器間距，限制了AGV叉車速度減少并控制轉(zhuǎn)向擺動(dòng)現(xiàn)象，通過分析，可以得出一個(gè)結(jié)論：AGV叉車的瞬時(shí)速度轉(zhuǎn)向與叉車兩輪差速驅(qū)動(dòng)AGV平臺(tái)的瞬時(shí)速度方向是相同的。所以，AGV只能通過兩輪速度差來改變車速的方向和大小。