一种航迹推算中横向累计误差自动化补偿方法及其系统

摘要

一种航迹推算中横向累计误差自动化补偿方法及其系统，所述方法包括：S1、利用设置于AGV车上的视觉传感器读取航迹推算偏离直线道路的横向偏差；S2、通过校准标识之间布置的单位距离计算航迹推算的累计误差；S3、记录每次经由校准标识时航迹推算的累计误差率；S4、连续记录预设次数累计误差率样本并得出其样本误差平均值以及样本方差；S5、分析出样本方差小于设定的经验值时，将累计误差的变化率判定为稳定并将所述变化率应用于误差补偿，且将所述误差补偿叠加至横向偏差；通过对累计误差的分析，提高AGV车的导航精度并降低施工难度。

说明书

技术领域

本发明涉及AGV二维码导航领域，特别涉及一种航迹推算中横向累计误差自动化补偿方法及其系统。

背景技术

轮式机器人导航技术中，航迹推算算法是最重要的一种算法。该算法的基本工作原理是利用编码器推算出的线速度和角速度数据，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。程序根据航迹推断算法得出的位置、偏航角信息对AGV进行纠偏，达到导航的目的。但该算法有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，运动过程中存在累计误差。

机器人利用航迹推算的方法总会有误差存在，并且因为没有参考，该误差理论上是无边界的，现有技术中一般通过两种手段减小推算误差：

一、是缩短校准标识（二维码）之间的距离，这样就减小了推算误差累加的时间，从而减小了推算误差。但这样做会增大标识铺设的工作量，并且会使现场更加复杂。

二、是增加惯导，利用传感器融合的方法减小推算误差，这样会增大程序调试难度和整体硬件成本。

因此，如何设计一种可行的方法创造性的消除一部分累计误差，进一步提高AGV航迹推算算法的准确度是目前急需解决的问题。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种航迹推算中横向累计误差自动化补偿方法及其系统，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：

一种航迹推算中横向累计误差自动化补偿方法，所述方法包括以下步骤：

S1、利用设置于AGV车上的视觉传感器读取航迹推算偏离直线道路的横向偏差；

S2、通过校准标识之间布置的单位距离计算航迹推算的累计误差；

S3、记录每次经由校准标识时航迹推算的累计误差率；

S4、连续记录预设次数累计误差率样本并得出其样本误差平均值以及样本方差；

S5、分析出样本方差小于设定的经验值时，将累计误差的变化率判定为稳定并将所述变化率应用于误差补偿，且将所述误差补偿叠加至横向偏差。

作为本发明的一种优选方式，AGV车读出的航迹推算偏离直线道路的横向偏差为

作为本发明的一种优选方式，在单位距离D时，航迹推算的累计误差

作为本发明的一种优选方式，记录每次经过校准标识时，航迹推算的累计误差率

作为本发明的一种优选方式，将预设次数设定为N，连续记录N次

作为本发明的一种优选方式，误差补偿叠加至横向偏差方法为：从离开上一个校准标识开始，将AGV车行走距离设定为L，则横向偏差补偿值为L*u，将该补偿值叠加至航迹推算的横向偏差中消除该部分的累计误差。

一种航迹推算中横向累计误差自动化补偿系统，所述系统包括：

设置在AGV车上的视觉传感器，用于读取校准标识及其包含的坐标信息；

误差计算模块，用于通过校准标识之间布置的单位距离计算航迹推算的累计误差并记录每次经由校准标识时航迹推算的累计误差率，且根据连续记录的预设次数累计误差率样本得出其样本误差平均值以及样本方差；

误差补偿模块，将判定为稳定的累计误差变化率应用于误差补偿，并将所述误差补偿叠加至横向偏差。

作为本发明的一种优选方式，所述系统还包括：

数据采集模块，用于对视觉传感器读取出的信息进行数据采集。

作为本发明的一种优选方式，所述视觉传感器至少由摄像头加处理器组成。

作为本发明的一种优选方式，所述系统还包括：

误差读取模块，通过视觉传感器读取校准标识时，视觉传感器中心与校准标识中心的横向偏差。

本发明实现以下有益效果：

通过读出的横向偏差以及第一次读出的基于该校准标识的偏离道路的横向偏差，获取航迹推算的累积误差并计算每次经过校准标识时，航迹推算的累计误差率，然后得出样本误差率平均值以及样本方差，当判定出当前航迹推算算法累计误差的变化率稳定后，将所述累加误差的变化率应用于航迹推算算法误差补偿，可消除该部分的累计误差并提升航迹推算算法的精确度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明其中一个示例提供的AGV车通过校准标识导航移动的示意图；

图2为本发明其中一个示例提供的自动补偿方法的流程图；

图3为本发明其中一个示例提供的自动补偿系统的连接关系图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中；在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解；然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等；在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制；图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述；附图中所示的结构仅是示例性说明，不是必须包括所有的部件；例如，有的部件还可以拆分，而有的部件可以合并为一个装置示出。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

实施例一

参考图1-3所示。

具体的，本实施例提供一种航迹推算中横向累计误差自动化补偿方法，所述方法包括以下步骤：

S1、利用设置于AGV车上的视觉传感器读取航迹推算偏离直线道路的横向偏差。

其中，所述横向偏差为视觉传感器识别出的，视觉传感器中心与校准标识中心的距离和一个偏转角度，且距离值存在正负之分。

作为本发明的一种优选方式，AGV车读出的航迹推算偏离直线道路的横向偏差为

S2、通过校准标识之间布置的单位距离计算航迹推算的累计误差。

其中，在小车行走直线道路上，校准标识之间布置的单位距离为D，单位为毫米。

作为本发明的一种优选方式，在单位距离D时，航迹推算的累计误差

S3、记录每次经由校准标识时航迹推算的累计误差率。

作为本发明的一种优选方式，记录每次经过校准标识时，航迹推算的累计误差率

S4、连续记录预设次数累计误差率样本并得出其样本误差平均值以及样本方差。

作为本发明的一种优选方式，将预设次数设定为N，连续记录N次

S5、分析出样本方差小于设定的经验值时，将累计误差的变化率判定为稳定并将所述变化率应用于误差补偿，且将所述误差补偿叠加至横向偏差。

作为本发明的一种优选方式，误差补偿叠加至横向偏差方法为：从离开上一个校准标识开始，将AGV车行走距离设定为L，则横向偏差补偿值为L*u，将该补偿值叠加至航迹推算的横向偏差中消除该部分的累计误差。

其中，将该补偿值叠加至航迹推算的横向偏差中消除该部分的累计误差后，可以对AGV车进行纠偏。

其中，航迹推算采用《Probabilistic Robotics》(page 127)中描述的模型，以降低车体中心的速度与角速度等参数的计算难度并直接应用全局坐标，避免再进行坐标转换。

其中，所述校准标识包括但不限于二维码。

其中，将本发明的方法批量应用于小车导航控制算法中，校准标识由以前的1米布置一个，扩大为可2-3米为布置一个，小车依然不会脱轨，累计误差由以前1米距离±1cm，提高至当前最高3米±1cm，提高了小车的导航精度、降低了施工难度。

实施例二

参考图1，图3所示。

本实施例与实施例一基本上一致，区别之处在于，本实施例中还提供一种航迹推算中横向累计误差自动化补偿系统，所述系统包括：

设置在AGV车上的视觉传感器10，用于读取校准标识及其包含的坐标信息。

作为本发明的一种优选方式，所述视觉传感器10至少由摄像头101加处理器102组成。

误差计算模块11，用于通过校准标识之间布置的单位距离计算航迹推算的累计误差并记录每次经由校准标识时航迹推算的累计误差率，且根据连续记录的预设次数累计误差率样本得出其样本误差平均值以及样本方差。

其中，将预设次数设定为N。

其中，本实施例中的AGV车至少由行走机构、移栽机构、车载控制器、安全辅助装置、直流蓄电池等组成，行走机构靠电机通过减速器驱动车轮，移栽机构根据AGV车的用途来选择，常用的有辊筒、机械手等。车载控制器负责整个小车的运动和动作，包括电机差速、移栽机构的上下货物。供电电源多采用24V或48V直流工业蓄电池。驱动指令由PLC发出，分别控制两个伺服驱动器，通过电子差速实现小车的寻线。速度调节可采用不同的方法，AGV车在直线行走、拐弯和接近停位点时要求不同的车速，直线行走速度常达0.8m/s~ lm/s,拐弯时为0.2m/s~0.3m/s。

其中，本实施例中的AGV车基于二维码导航，以供AGV车通过视觉传感器10扫描地面铺设的二维码，通过解析二维码信息获取当前的位置信息。同时，为了提高定位精准度，二维码导航与惯性导航相结合使用，惯性导航可以利用AGV车内部传感器(光电编码器，陀螺仪)获取当前位置和姿态，辅助二维码导航定位。

其中，本实施例中AGV车识别的二维码设置于地面位置，并在二维码上方涂有透明防护层，防止二维码磨损。

误差补偿模块12，将判定为稳定的累计误差变化率应用于误差补偿，并将所述误差补偿叠加至横向偏差。

作为本发明的一种优选方式，所述系统还包括：

数据采集模块13，用于对视觉传感器10读取出的信息进行数据采集。

作为本发明的一种优选方式，所述系统还包括：

误差读取模块14，通过视觉传感器10读取校准标识时，视觉传感器中心与校准标识中心的横向偏差。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。