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AGV導引軌道設計

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目的

  對AGV循迹過程進行分析,探讨軌道對AGV性能的要求,為設計參考軌道提供指導。

  AGV被稱為自動導引車,那麼它是如何實作自動導引的呢?一般的AGV通過安裝在車體中軸首尾兩端的傳感器檢測地面上鋪設的軌道,随後調整驅動輪的角度或者速度實作對軌道的跟随,以此實作自動導引。本文研究行駛軌道與AGV運動性能的關系。

1 正弦曲線

  首先來看正弦曲線,如下圖所示。其中兩個箭頭的起點位于AGV中軸線上,表示傳感器的按照位置,箭頭指向軌道的切線方向。

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  我們假設前面的點總是勻速運動(即速度 v = 1 v=1 v=1m/s),後面的點為了始終保持在軌道上必須滿足一定的條件。我們将後點的線速度畫出,如下圖所示。可見後點的速度并不是恒定的,而是突然變大,這一現象被稱為“甩尾”。在經過曲線的波峰和波谷之前,後點的最大速度甚至能達到前點的兩倍。在經過波峰時,後點速度總是先減小再增大。仿真表明車的長度越長,所需的最大速度越大。

AGV導引軌道設計
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2 8字形曲線

  下面是跟蹤8字形軌道。正弦曲線是光滑曲線,而8字形曲線雖然連續但并不光滑,可以看到後點的速度也是不光滑的。

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3 圓弧連接配接的直線軌道

  下面是跟蹤由圓弧連接配接的直線軌道。由于鋪設簡單,這種軌道是實際應用最多的一種。

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  我們改變圓弧段的半徑看看對後點速度的影響,如下圖所示。我們令車長 L = 1 L=1 L=1m,圓弧段半徑 R R R 的取值範圍為 0.5 0.5 0.5m~ 2 2 2m。由圖可見,半徑 R R R 越大,後點速度的波動越小;半徑越小,後點速度變化越劇烈。

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4 Clothoid螺旋曲線

  下面是跟蹤Clothoid螺旋曲線軌道。Clothoid曲線的特點是曲率随弧長線性變化,此時AGV後點的速度變化平緩。

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  通過以上幾個例子,我們可以總結出:在設計導引軌道時,軌道的曲率半徑最好不要小于車長,而且曲率最好連續變化,即軌道曲線的二階導數是連續的。

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