基于自抗擾控制算法的單舵輪AGV控制系統(tǒng)設計

(濟南二機床集團有限公司，濟南 250022)

引 言

隨著科學技術的快速提升，工業(yè)4.0和智能工廠的概念在工業(yè)生產(chǎn)中占有了越來越重要的地位，越來越多的機器人在工業(yè)生產(chǎn)中代替人工完成了重復、單調(diào)以及危險的工作，節(jié)省人力成本的同時，提升了工作效率。壓力機行業(yè)中，由線首的拆垛機器人、板料傳送系統(tǒng)、機器人上料系統(tǒng)、壓力機間單元、線末的壓力機下料單元以及自動運料AGV小車組成的機器人沖壓自動化系統(tǒng)也得到了越來越多企業(yè)的認可[1]。AGV(Automated Guided Vehicle)，即自動引導小車，是該系統(tǒng)中的一個重要組成部分，運行中背載或牽引著物料沿預設的導引路線行駛。

在復雜的車間環(huán)境中，要求AGV能夠：①準確、快速到達指定位置；②遇到障礙物時能夠自動停車；③能到達并自動識別不同的站點，然后做出相應的動作。

隨著電子技術的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了磁條(輔以RFID站點)、慣性導航或激光導航等自動導引裝置[2]，激光導航憑借其不需要地面輔助定位、可隨時改變行駛路徑的優(yōu)點，得到了廣泛的應用[3]。

本文基于激光SLAM(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)導航原理和自抗擾控制算法，設計了一種AGV自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了AGV自動路徑跟蹤控制。該系統(tǒng)只需要通過上層調(diào)度軟件更新位置坐標信息即可改變AGV行駛路徑或停靠站點。所設計的AGV控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1 單舵輪AGV運動學數(shù)學模型

本系統(tǒng)選用的AGV包含一個能控制前進方向的舵輪和兩個固定的從動輪[4-5]，依靠前輪電機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生前進的驅(qū)動力，并由另一個電機控制前輪轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)AGV方向控制，即所謂的單舵輪結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。……