一种AGV行驶路程测量方法与流程

本发明属于AGV行使路程路程测量领域，具体为一种AGV行驶路程测量方法。

背景技术：

现有技术中，为了测量AGV行进路程，通常采用以下方法：将转数测量装置与AGV的轮子相连，通过转数测量装置的轮子转动圈数，结合轮子半径或者周长，计算出轮子行进的路程。但是，当AGV负载出现变化时，车轮的结构会出现一定程度的变化，简单的利用单个轮子转数和轮子原半径或周长数据计算轮子行进路程，求出AGV的行走路程，误差会比较大，尤其在导航过程中，该种误差不断积累，将很大程度低降低导航的准确性。

为了克服这一误差，本领域技术人员通常使用两种方式处理。其一是将需要测距的轮子设计成带弹簧或板簧等弹性机构的组合体，AGV的额外负载重量由其他非测量轮承受，而测量轮因弹性机构的形变程度基本不变，因此测量轮受力基本稳定。但是该种方法容易受到安装空间限制、整车多轮运动学约束限制，等等，因此实际可使用的场合有限。另一种方法是，通过预先测量出负载重量与车轮形变的关系，运行时再根据实际测量所得的当前负载重量对转数测量装置采集得的数据进行修正，最后计算出车轮的行进路程。但是该种方法需要额外添加测量装置，而且AGV行驶过程中的上下震动会对负载重量的测量造成较大影响。因此，如何能忽略负载重量变化的影响，通过简单的方法实现准确测量AGV行进路程是本领域的研发难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测量简单、准确的确定AGV行驶路程测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种AGV行驶路程测量方法，包括以下步骤：

(1)应用测量装置测量出AGV两个车轮的测量运行路程S_a和S_b；

(2)测量小车实际运行路程与测量运行路程的校正系数K；

(3)根据两个车轮的测量运行路程S_a和S_b和校正系数K求出AGV的实际运行路程S。

本发明通过确定校正系数K，使小车实际运行路程与测量运行路程得出准确的对应关系。求算AGV实际运行路程时，只需测量车轮的测量运行路程，方法简单，而且可忽略变化负载对车轮结构、形态的影响。因此，与现有技术相比，本发明具有测量简单、准确的优点。

测量运行路程S_a和S_b的获取有以下两种方式：

第一种获取方式：采用转数测量装置作为测量装置，测量两个车轮的转数M和N，以及两个车轮的半径R₁和R₂；根据M、N、R₁和R₂，求出两个车轮测量运行路程S_a和S_b；

第二种获取方式：采用转速测量装置和计时器作为测量装置，测量两个车轮的转速P和Q，转动时间T，以及两个车轮的半径R₁和R₂；根据P、Q、T、R₁和R₂，求出两个车轮测量运行路程S_a和S_b。

对于校正系数K本发明提供两种测量方式：

第一种校正系数K的测量方法为：

所述校正系数K的测量方法为：控制AGV行走固定路程S′，分别测量出AGV两个车轮的测量运行路程S_a和S_b，根据公式:求出校正系数K。

第二种校正系数K的测量方法为：所述校正系数K的测量方法包括以下步骤：

a、测量车体无负载下的状态下：AGV两个车轮的水平距离L_c,AGV两个车轮所受地面的支持力F_a0和F_b0；

b、测量车体被放置负载的状态下：和负载较接近的车轮与负载重心的水平距离L_x；AGV两个车轮所受地面的支持力F_a和F_b；

c、控制AGV行走固定路程S′，分别测量两个车轮的测量运行路程S_a和S_b；

d、根据公式:S′-S_a＝K_a×(F_a-F_a0)；S′-S_b＝K_b×(F_b-F_b0)；分别求出两个车轮的受力测量偏差K_a和K_b；

e、根据公式：求出校正系数K。

为了提高校正系数K的测量，可以采用多次重复测量，求取有效数据平均值的方法，得出准确程度更高的校正系数K。或者，采用两种方法混合使用的方法，求取有效数据平均值的方法，得出准确程度更高的校正系数K。

进一步的，得出校正系数K后，采用公式:求出AGV实际运行路程S。

进一步的，控制AGV行走固定路程S′时，AGV行走的轨迹为直线，提高S_a和S_b测量的准确程度。

进一步的，所述负载重心与两个测量车轮之间的连线的中点不在同一竖直方向上。使负载对两个车轮的受力变形影响不相同。

进一步的，所述负载中心与测量的车轮中心不在同一竖直方向上，使L_x≠0，L_x≠-L_c。

进一步的，AGV的两个车轮相同，则校正系数由于两个车轮相同，两者的受力测量偏差K_a和K_b相同，因此得出上述校正系数K的求算公式，由公式可知，测量方法可简化为测量L_c和L_x，使测量、运算更方便。

进一步的，所述测量的两个车轮为纵向设置的两个车轮或横向设置的两个车轮，可根据AGV实际的车轮设置方式，选取测量的对象。

优选的，所述测量的车轮为多个；

对于通过测量转数确定测量运行路程S_a和S_b的方法：分别选取两排的车轮进行测量，根据各个车轮的测量转数，及车轮的半径，推算每排车轮的等效车轮的测量运行路程S_a和S_b；

对于通过测量转速和时间确定测量运行路程S_a和S_b的方法：分别选取两排的车轮进行测量，根据各个车轮的测量转速、运行时间T，及车轮的半径，推算每排车轮的等效车轮的测量运行路程S_a和S_b。

附图说明

图1为实施例一中应用本发明的AGV示意图；

图2为实施例二中应用本发明的AGV示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的两种优选的实施方式。

实施例一：

一种AGV行驶路程测量方法，包括以下步骤：

(1)预处理步骤：

a、测量车体无负载下的状态下：AGV前车轮和后车轮的水平距离L_c，AGV前车轮和后车轮所受地面的支持力F_a0和F_b0，以及两个车轮的半径R₁和R₂；

b、测量车体被放置负载的状态下：负载重心与无负载时车体重心的水平距离L_x；AGV前车轮和后车轮所受地面的支持力F_a和F_b；所述负载重心与两个测量车轮之间的连线的中点不在同一竖直方向上，使负载对两个车轮的受力变形影响不相同；所述负载中心与测量的车轮中心不在同一竖直方向上，使L_x≠0，L_x≠-L_c。

c、在行进AGV前后两侧的车轮上分别设有转数测量装置，控制AGV行走固定路程S′，根据转数测量装置记录数据M和N以及R₁和R₂，分别求出两个车轮的测量运行路程S_a和S_b。控制AGV行走固定路程S′时，AGV行走的轨迹为直线，确保S_a和S_b测量值的准确性。根据公式:S′-S_a＝K_a×(F_a-F_a0)；S′-S_b＝K_b×(F_b-F_b0)；分别求出两个车轮的受力测量偏差K_a和K_b；

d、根据公式：求出校正系数K。

对于本步骤中，前车轮和后车轮的水平距离L_c，负载重心与无负载时车体重心的水平距离L_x，两个车轮的半径R₁和R₂等数据在设计AGV时即已确定，可无需测量，直接获取。

(2)测量步骤：

驱动AGV按所需运行轨迹行走，根据编转数测量装置记录数据M和N以及R₁和R₂，分别求出两轮的行走路程S_a和S_b，根据公式:求出AGV实际运行路程S，其中K为预处理步骤中的校正系数K。

本实施例通过控制变量法，验证本发明提供的测距方法，具体结构如下表1及表2，其中表1固定设置AGV运行路程S′，进行不同负载的测试；表2固定设置AGV负载，进行不同运行路程S′的测试：

表1

表2

由上表可以看出，利用S_a、S_b和修正系数K，推算的实际运行路程S，与测验实际限定的固定路程S′，虽然存在一定的误差，但与单个车轮的测量值(S_a或S_b)相比，误差极小。大大提高了AGV导航推算的精度。而且通过实验，AGV的负载变化并不影响本实施的测量准确度，行驶距离的增大也未明显降低测量精度。。

以下提供本实施方式中，具体公式的推算过程：

当存在额外负载时(G_x≠0)，转数测量装置测得的数据有如下关系：

S_a＝S×k_sa (1)

S_b＝S×k_sb (2)

k_sa和k_sb为前车轮和后车轮在承载负载下的各自的变化比例。

通过简单的测试即可验证，转数测量装置的测量值S_b和S_b的偏差大小，与车轮所受压力的变化大小，呈比例关系，因此有如下关系：

S-S_a＝K_a×(F_a-F_a0) (3)

S-S_b＝K_b×(F_b-F_b0) (4)

其中，F_a0和F_b0是当G_x＝0时两个轮子各自受到的地面的支撑力。K_a和K_b代表轮子各自的“受力-测量偏差”关系，对确定的某款车轮而言，为常量。

为了简化上述关系式，定义F_a和F_a0、F_b0和F_b之间的关系：

$k_{Fa}=\frac{F_a}{F_{a0}}---\left(5\right)$

$k_{Fb}=\frac{F_b}{F_{b0}}---\left(6\right)$

联立上述关系式(1)—(6)，则有：

$\frac{1-k_{sa}}{1-k_{sb}}=\frac{K_a}{K_b}\×\frac{F_{a0}}{F_{b0}}\×\frac{k_{Fa}-1}{k_{Fb}-1}---\left(7\right)$

参见附图1所示，空载时车体重心为O,重力为G_c，前车轮和后车轮与车体重心O的距离分别为L_a和L_b。负载为X,负载X重心O’与前车轮的水平距离L_x。

当G_x＝0时，由附图1的力矩平衡有：

F_a0×(L_a+L_b)＝G_c×L_b (8)

F_b0×(L_a+L_b)＝G_c×L_a (9)

当G_x≠0时，由附图1的力矩平衡有：

F_a×(L_a+L_b)＝G_c×L_b+G_x×(L_x+L_a+L_b) (10)

F_b×(L_a+L_b)+G_x×L_x＝G_c×L_a (11)

联立等式(8)(9)(10)(11)，有：

G_x×(L_x+L_a+L_b)＝F_a0×(k_Fa-1)×(L_a+L_b) (12)

G_x×L_x＝F_b0×(1-k_Fb)×(L_a+L_b) (13)

联立等式(7)(12)(13)，有：

$\frac{1-k_{sa}}{1-k_{sb}}=-\frac{L_x+L_a+L_b}{L_x}\×\frac{K_a}{K_b}---\left(14\right)$

因等式(14)右侧均为常量，令L_c＝L_a+L_b,则右侧可简记为常量同时由此可知，等式左侧的数值大小也恒定为K，有

$K=\frac{1-k_{sa}}{1-k_{sb}}=\frac{S-S_a}{S-S_b}---\left(15\right)$

联解等式(1)(2)(14)(15)，得:

$S=\frac{S_a-S_b\×K}{1-K},---\left(16\right)$

其中常量或

实施例二：

参见图2，本实施例公开另一种测量方法，与实施例的区别在于：所述测量的车轮为多个；

对于通过测量转数确定测量运行路程S_a和S_b的方法：分别选取两排的车轮进行测量，根据各个车轮的测量转数，及车轮的半径，推算每排车轮的等效车轮的测量运行路程S_a和S_b；

对于通过测量转速和时间确定测量运行路程S_a和S_b的方法：分别选取两排的车轮进行测量，根据各个车轮的测量转速、运行时间T，及车轮的半径，推算每排车轮的等效车轮的测量运行路程S_a和S_b。

参见图2，所述等效车轮的测量运行路程推算方法可以为(但不限于)：分别有两排车轮，分别为A和B，其中A为定向轮，负载X的重心O’与B排车轮的轴线的垂直连线为q。当A排的车轮对称设置在q的两侧，A排的车轮滚动方向平行于q，则可以将A排各车轮测得的运行路程的平均值作为该排车轮的等效车轮测量运行路程。当两排车轮并非相对q对称设置，则可按照一定的比例调节，推算出该排车轮的等效车轮测量运行路程。

其余测量方法与实施例一公开的方式相同，在此不再叙述。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。