目的

  对AGV循迹过程进行分析,探讨轨道对AGV性能的要求,为设计参考轨道提供指导。
  AGV被称为自动导引车,那么它是如何实现自动导引的呢?一般的AGV通过安装在车体中轴首尾两端的传感器检测地面上铺设的轨道,随后调整驱动轮的角度或者速度实现对轨道的跟随,以此实现自动导引。本文研究行驶轨道与AGV运动性能的关系。

1 正弦曲线

  首先来看正弦曲线,如下图所示。其中两个箭头的起点位于AGV中轴线上,表示传感器的按照位置,箭头指向轨道的切线方向。

  我们假设前面的点总是匀速运动(即速度v=1m/s),后面的点为了始终保持在轨道上必须满足一定的条件。我们将后点的线速度画出,如下图所示。可见后点的速度并不是恒定的,而是突然变大,这一现象被称为“甩尾”。在经过曲线的波峰和波谷之前,后点的最大速度甚至能达到前点的两倍。在经过波峰时,后点速度总是先减小再增大。仿真表明车的长度越长,所需的最大速度越大。

2 8字形曲线

  下面是跟踪8字形轨道。正弦曲线是光滑曲线,而8字形曲线虽然连续但并不光滑,可以看到后点的速度也是不光滑的。

3 圆弧连接的直线轨道

  下面是跟踪由圆弧连接的直线轨道。由于铺设简单,这种轨道是实际应用最多的一种。

  我们改变圆弧段的半径看看对后点速度的影响,如下图所示。我们令车长L=1m,圆弧段半径R 的取值范围为 0.5m~ 2m。由图可见,半径R 越大,后点速度的波动越小;半径越小,后点速度变化越剧烈。

4 Clothoid螺旋曲线

  下面是跟踪Clothoid螺旋曲线轨道。Clothoid曲线的特点是曲率随弧长线性变化,此时AGV后点的速度变化平缓。

  通过以上几个例子,我们可以总结出:在设计导引轨道时,轨道的曲率半径最好不要小于车长,而且曲率最好连续变化,即轨道曲线的二阶导数是连续的。