[发明专利]无人自走车的导引控制方法

说明书

本发明提供一种无人自走车的导引控制方法，该无人自走车包括车体、自动导引装置及转向驱动系统，并于车体包含一个驱动与控制转向的舵轮及至少两个转轮，该路径导引方法为自动导引装置先取得车体中心的位置建立车辆坐标系，并进行坐标系转换建立本地坐标系，即可计算车体中心至预定规划的目标路径其中一目标点的最短距离，车体中心与目标点间的夹角，以及车体中心至目标点的旋转半径，再计算车体的舵轮转向至目标点所需的旋转半径及转角，使转向驱动系统根据计算得到的转角控制舵轮转向至对应的位置，从而实现对无人自走车依循预定规划的目标路径运行的导引控制，且不需大量复杂的运算或较长的处理周期，可有效提升整体的导航效率。

技术领域

本发明提供一种路径导引方法，特别是指一种单舵轮无人自走车的导引控制方法。

背景技术

现今全球少子化浪潮所导致的劳动力资源短缺与人力成本逐年提升，并逐渐由劳力密集转型成技术密集的产业，基于各项营运成本不断升高，要如何降低各项的成本，已成为企业是否能获利的关键，而随着自动化科技的导入、物联网和人工智能的快速发展，使智能制造与智能工厂已逐渐应用于工业生产端与制造端，也有越来越多的任务被工业机器人所取代，以解决劳动力资源短缺的问题。

然而，自动导引车(Automatic Guided Vehicle；AGV)或称无人搬运车，指的是配置有电磁式或光学式等自动导引装置，并集合了环境感知、路径规划决策及无人自动操控等功能的运输车，属于轮式移动机器人(WMR-Wheeled Mobile Robot)的范畴，主要功能表现为在计算机或车载系统的监控下，按照路径规划和作业要求，自动行走并停靠到指定地点或工作站，并完成一系列作业功能，一般自动导引车可通过车载系统或计算机控制其行进的路线，或是可利用墙壁、支柱或地面上沿着其行进的路线设立的指示标记(如电磁道道、具有反光特性的反光片、涂漆或色带等定位标志)作为导引，并在自动导引车上装设电磁式或光学式传感器(如电磁传感器、视觉传感器、超声波传感器或激光传感器等)，以侦测指示标记作为车辆运行的定位及位置修正，除了可使车体沿着预定规划的导引路径自动行驶之外，且因活动区域内无需铺设轨道、支架等固定装置，不会受到场地、道路和空间的限制，故自动导引车被广泛地应用于物料的自动运输、仓库的监视巡逻与有害场所的作业等。

传统的自动导引车大多数的路径规划为网格式点对点间相连接的线所组成的路径，并利用上述的导引方式使自动导引车能沿着预定的路径前进，不过上述的导引方式需使用大量复杂的运算来撷取环境中的实体标记或特征物，才能确定自动导引车应走的方向与速度，运算处理周期较长，反而降低了整体的导航效率，且该路径规划也并非平滑曲线，导致自动导引车在行进的过程中会有较不平顺的转弯，其实际行进的路径会与预定的路径产生偏离，便需要不断地进行位置及航向的比对与修正，即为此行业所亟欲研究改善的方向所在。

发明内容

本发明的主要目的在于无人自走车的车体包含一个用于驱动与控制转向的舵轮及至少两个辅助转轮，并由自动导引装置对车体进行位置与姿态的定位，以及生成预定规划的目标路径，当自动导引装置取得车体中心的位置(如坐标与姿态角等)建立车辆坐标系，并进行坐标系转换建立本地坐标系，以计算车体中心至预定规划的目标路径其中一目标点的最短距离，车体中心与目标点间的夹角，以及车体中心至目标点的旋转半径后，再计算出舵轮转向至目标点所需的旋转半径及转角，使转向驱动系统可根据该转角来控制舵轮转向至对应的位置，从而实现对无人自走车依循预定规划的目标路径运行的导引控制，且不需大量复杂的运算或较长的处理周期，可有效提升整体的导航效率。

本发明的次要目的在于当转向驱动系统完成舵轮转角的控制转向，可由自动导引装置计算出车体的当前位置、旋转半径与目标路径间的误差量，并根据该误差量采用PID控制可得到车体修正后的速度及旋转半径，再采用逆运动学以反推的方式计算车体移动至目标路径所需的速度或加速度，使转向驱动系统可控制舵轮来修正调整车体的当前位置与旋转半径，直到完成该车体的路径导引控制。

附图说明

图1为本发明无人自走车系统的示意图。