[发明专利]一种融合磁条、磁钉和惯导的AGV室内外复合导航系统及方法

说明书

本发明公开了一种融合磁条、磁钉和惯导的AGV室内外复合导航系统及方法，该系统包括铺设于地面的磁条、磁钉、RFID信标，电子地图和车载设备；磁条铺设于室内，磁钉稀疏地铺设于室外，RFID信标稀疏地铺设于室内和室外由磁条或磁钉形成的AGV运行轨道上，室内的最后一段磁条为直线段；每个RFID信标具有唯一编号且与电子地图对应；所述车载设备包括磁传感器、陀螺仪、RFID读卡器和控制单元；控制单元根据RFID读卡器数据切换室内导航运动控制和室外导航运动控制，并在AGV离开室内环境前，根据磁传感器采集的AGV小车相对于磁条的横向偏差数据和陀螺仪自身的姿态角数据修正陀螺仪数据，实现AGV小车在室内外场景下的平稳运动。

技术领域

本发明属于自动控制领域，尤其涉及一种融合磁条、磁钉和惯导的AGV室内外复合导航系统及方法。

背景技术

目前自动导引车辆已经成为企业内部物流、智能工厂、先进物流的重要设备，在提升企业内部物流的自动化、信息化和智能化方面起着非常重要的作用。而所谓自动导引和物料自动搬运，即能够自主地把物料从一个站点搬运至另一站点，包括去指定站点搬运物料、沿着指定轨迹运行、至指定目的站点放置物料。针对室外场景的导航，有很大的强光干扰、复杂的环境因素、极易被破坏的轨线，使得目前常见的磁条、激光等导航方式无法满足应用需求，而实际工厂应用中却往往需要同时进行室内、室外的导航、搬送物料从一个仓库进入室外道路然后再进入一个生产车间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有导航技术的不足，提供一种融合磁条、磁钉和惯导的AGV室内外复合导航系统及方法，该系统采用室内铺设磁条、室外布置稀疏的磁钉、稀疏的磁钉间采用惯性导航方式运行，磁传感器在室内检测磁条横向偏差，实现仅基于横向偏差检测的路径跟踪控制，同时在出室外前直线路径运行时对陀螺仪清零，有效滤除陀螺仪采集数据的固定漂移，在室外磁传感器检测磁钉获得的离散的横向偏差，融合固定漂移处理后的陀螺仪姿态角数据，实现预测路径跟踪控制，能够有效实现室内外磁条、磁钉、惯性导航的自主平稳切换，导航精度可达±10mm。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种融合磁条、磁钉和惯导的AGV室内外复合导航系统，该系统包括铺设于地面的磁条、磁钉、RFID信标，电子地图和车载设备；

所述磁条铺设于室内，磁钉稀疏地铺设于室外，RFID信标稀疏地铺设于室内和室外由磁条或磁钉形成的AGV运行轨道上，室内的最后一段磁条为直线段；每个RFID信标具有唯一编号且与电子地图对应；

所述车载设备包括磁传感器、陀螺仪、RFID读卡器和控制单元；磁传感器、陀螺仪和RFID读卡器分别与控制单元连接；

所述控制单元根据RFID读卡器数据切换室内导航运动控制和室外导航运动控制；

所述室内导航运动控制通过磁传感器采集的AGV小车相对于磁条的横向偏差数据来实现,并在离开室内环境前，根据磁传感器采集的AGV小车相对于磁条的横向偏差数据和陀螺仪自身的姿态角数据修正陀螺仪数据；

所述室外导航运动控制通过修正后的陀螺仪数据和经过磁钉时磁传感器采集的AGV小车相对于磁钉的横向偏差数据来实现。

进一步地，所述陀螺仪可安装在AGV小车的任意位置，所述磁传感器和RFID读卡器固定在一起，可安装在AGV小车的任意部位。

进一步地，所述室内导航运动控制基于磁传感器在AGV小车上的安装位置和尺寸，仅使用磁传感器横向偏差检测数据y_pe，AGV为舵轮驱动的AGV时，根据以下公式计算室内环境行驶过程中实际需要输出的舵轮角度δ：

其中,L为舵轮到后轮轴的距离，L_p为舵轮到磁传感器的纵向距离,v为车体前进线速度。