CN105137949A - Agv控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种AGV控制系统，包括设置在AGV上的主控制板，主控制板包括CPU、电源转换模块、用于传输无线信号的无线通讯模块和用于控制驱动AGV的电机驱动模块，主控制板设置在机壳内部，机壳表面还设有用于实现参数设置、状态显示与交互式操作的人机交互模块；主控制板分别与电源转换模块、无线通讯模块和电机驱动模块连接。本发明解决了目前控制系统体积大、模块化程度低、集成度不高、参数化标准化设计等问题。
Description
技术领域
本发明涉及自动导引技术领域，特别是指一种AGV控制系统。
背景技术
自动导引车(AutomatedGuidedVehicle，简称AGV)，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员且以可充电蓄电池为其提供动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴于地板上，自动导引车则依循电磁轨道所带来的信息进行移动与动作。
AGV相对于步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV小车的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。
当前制造业生产过程中，物流量越来越大，搬运频率越来越高，完全依靠人力完成这些工作，不但劳动强度大，附加值低，而且存在难管理、易出错等多方面的不足因素。因此诸多企业都逐步导入自动物流搬运机器人(AGV)，代替人工完成物料搬运、回收产品或空盒等工作。
随着制造业工艺的复杂程度增大、配送路线错综复杂等现状，AGV小车在使用过程中经常出现岔路口碰撞、任务分配不合理、故障后无人知晓等一系列应用上的麻烦，不但不能有效改善企业的物流配送状况，反而增加人员跟踪管理使用情况。
发明内容
本发明解决了目前控制系统体积大、模块化程度低、集成度不高、参数化标准化设计等问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种AGV控制系统，包括设置在AGV上的主控制板，主控制板包括CPU、电源转换模块、用于传输无线信号的无线通讯模块和用于控制驱动AGV的电机驱动模块，主控制板设置在机壳内部，机壳表面还设有用于实现参数设置、状态显示与交互式操作的人机交互模块；主控制板分别与电源转换模块、无线通讯模块和电机驱动模块连接。
进一步的，AGV沿着导航轨道运行，导航轨道包括若干条交叉的线型轨道，还设有停车站，线型轨道的交叉口和停车站均设有RFID卡站点，AGV上设有RFID读卡器。
进一步的，AGV的驱动系统为单驱动系统或双驱动系统或舵机系统，驱动系统与电机驱动模块电连接。
进一步的，导航传感器为磁感应导航传感器或视觉导航传感器或颜色导航传感器。
进一步的，主控制板还包括数据储存模块、I/O控制模块和扩展接口。
进一步的，AGV上还设有可充电的电池、信号指示灯和扬声器；信号指示灯和扬声器用于表示AGV的工作状态。更进一步的，AGV上设有防撞装置，防撞装置包括传感器和防撞条。
进一步的，无线通讯模块为Zigbee无线通讯模块或Wifi无线通讯模块，Zigbee无线通讯模块和Wifi无线通讯模块的频率为2.4GHz。
进一步的，主控制板通过可拆卸的方式固定在AGV上。
本发明的有益效果在于：
1、模块化设计，体积更小；
2、功能全、操作简单：；
3、连接方便可靠：各功能模块集成牛角插头，连接方便，维护时快速拔插，操作方便；
4、扩展性强：预留多路扩展接口，一体化控制，扩展性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明AGV控制系统的原理框图。
图中，1-主控制板；2-导航系统；3-AGV；4-CPU；5-电源转换模块；6-无线通讯模块；7-电机驱动模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出了一种AGV控制系统，包括设置在AGV上的主控制板，主控制板1包括CPU4、电源转换模块5、用于传输无线信号的无线通讯模块6以及用于控制驱动AGV的电机驱动模块7，电机驱动模块7用于驱动AGV上的驱动系统，驱动系统用于驱动AGV运行，CPU4为单片机芯片，电源转换模块5包括24V转换成5V，或者将24V电压转换为10V，用于给本AGV3控制系统的各个功能模块供电。主控制板1设置在机壳内部，机壳表面还设有用于实现参数设置、状态显示与交互式操作的人机交互模块；人机交互模块与主控制板1电连接；用户可通过人机交互模块设置AGV3的速度和方向，另外，还可显示AGV3的运行情况。导航系统2包括铺设在地面的导航轨道，导航传感器设置在AGV3上，导航传感器可感应地面的导航轨道，AGV3沿着导航轨道上运行，导航传感器将导航轨道的信息发送给CPU4，CPU4根据AGV3的驱动方式和AGV3的相关参数，采用PID算法算出电机转速和方向等控制信息，CPU4根据控制信息间接控制AGV3运行，使其沿着预设的导航轨道前行。
在本实施例中，AGV3为仓库中的物流配送车辆，当然，AGV3也可在其他场合使用，仓库中竖立若干货架，货架之间有通道，导航轨道就设置在通道的地面上，导航轨道包括若干条交叉的线型轨道，还设有停车站，停车站即为装货或者卸货的点，线型轨道的交叉口和停车站均设有RFID卡站点，AGV3上设有RFID读卡器。RFID读卡器可读取RFID卡的信息，从而得知AGV3所在的位置，另外，RFID卡还可设置类别和功能，比如一个RFID卡中的信息为装车，则AGV3读取RFID卡，并实现相应的功能。在本实施例中RFID卡中的信息包括站点位置、名称和功能，该功能指的是需要AGV3做的工作。带有RFID卡的站点形成了位置编码系统，每一个RFID卡都有不同的编号。AGV3靠位置编码系统中的RFID卡站点了解当前行驶到什么地方，从而决定下一步的去向或操作。AGV3可通过RFID卡获取任务，从而不需要远程控制端直接向AGV3发布任务，这样的话，既提高了完成任务的灵活性，又能避免AGV3在运行过程中因外界干扰而没有接收到任务信息。另外，AGV3停靠在站点，可通过定位销提高定位准确度。
为了防止AGV3小车在合流点以及追尾相撞，在仓库中划分了若干区域并规定在一个区域里只允许有一辆AGV3进入以防止小车相撞。在用户使用的地点，常有一些分支(道岔)和交叉路口，为了防止AGV3在这些地方的合流点处发生撞车事故，规定当有一辆AGV3进入道岔合流部区域时，不允许再有其它AGV3进入该区域，对该区域实行交通管制。当这辆车驶离该合流点后才允许其它车辆进入该合流部区域，这样就能有效地防止来自不同方向的车辆在道岔或交叉路口合流处发生撞车事故。为了实现该功能，可设置智能调度系统，该智能调度系统可为服务器或计算机，能够实现对AGV3的远程控制和调度。AGV3和智能调度系统可通过工业级Zigbee无线通讯方式或Wifi无线通讯方式进行联系和交互信息，因为其频率都为2.4GHz，属于免申请无线通讯频率，可根据需求随意选择频段。
另外，为了进一步实现防止AGV3发生碰撞，可在AGV3上设置无线信号发送器，附近的AGV3接收到该无线信号，即可确定附近有其他AGV3，因此会降低行驶速度，防止发生碰撞。
将整个导航轨道存储至AGV3中，AGV3可根据导航轨道和RFID卡判断所处的位置，并根据任务信息，可自行在导航轨道上行进，确定行驶方向。
AGV3的驱动系统为单驱动系统或双驱动系统或舵机系统。单驱动系统即为双电机差速驱动系统，双驱动系统即为两组双电机差速驱动，舵机系统即为单电机驱动单电机转向，本发明的AGV3控制系统可适用于各种驱动方式的AGV3。
导航传感器为磁感应导航传感器或视觉导航传感器或颜色导航传感器。在其他实施例中，还可采用内导式导航方式，比如，在AGV3上预先设置运行路线坐标，在AGV3运行中实时监测AGV3当前位置坐标，并与预先设置的坐标相对比，控制AGV3的运行方向，即采用坐标定位原理。
主控制板1还包括数据储存模块、I/O控制模块和扩展接口。数据储存模块可用来存储AGV3的各项数据，I/O控制模块可用于控制人机交互模块的信息的输入和输出，另外，扩展的接口可用于未来扩展AGV3的应用。
AGV3上还设有可充电的电池、信号指示灯和扬声器；信号指示灯和扬声器用于表示AGV3的工作状态。AGV3移动过程中具有语音(音乐或者警报声)、灯光(正常：绿色；暂停准备：黄色；异常：红色)提示。AGV3上设有防撞装置，防撞装置包括传感器和防撞条。
无线通讯模块6为Zigbee无线通讯模块6或Wifi无线通讯模块6，Zigbee无线通讯模块6和Wifi无线通讯模块6的频率为2.4GHz。
主控制板1通过可拆卸的方式固定在AGV3上。主控制板1可卸下来，实现远程控制。
另外，还可在AGV3上设置摄像头，摄像头可来用获取AGV3附近的图像，还可根据图像信息判断路径信息。
AGV3上设置有可充电的锂电池或铅酸蓄电池，可采用两种充电方式，一种是在线自动充电，第二种是人工充电。当AGV3采用锂电池供电时可采用在线充电方式充电，一般把充电站安排在RFID站点或工位停车站处，工位停车处即为当AGV3不工作时放置AGV3的位置，利用停车空闲时间充电补充部分能量。AGV3小车采用任何电池供电，都可以采用人工充电方式充电，定期由工作人员充一次电，AGV3开到充电站由工作人员更换电池或在车上充电。
AGV3小车控制系统的CPU4采用意大利半导体STM32F407芯片来实现核心控制，附带各种外围扩展模块，实现高速实时的对小车控制，与计算机控制软件通信。
为了更适用于AGV3小车控制系统领域，本发明除了主控制板1之外，还带有一块5吋全彩触摸屏、zigbee无线通讯功能等，同时还留有足够的备用I/O、AD、串口接口，方便根据用户需求扩展功能。
可在人机交互模块设置AGV3参数设置，AGV3手动控制，AGV3自动运行状态表示等。
AGV3参数设置能配置AGV3的各种参数，包括AGV3地址，AGV3速度，AGV3避障、AGV3通讯、电量提醒等。
AGV3手动控制,可以实现手动操作调试确认前进，后退，启停，声音等各项功能。
AGV3自动运行状态显示当前AGV3的所有状态，比如运行中循迹精度、电量等信息。
为避免在AGV3运行过程中出现电池电量不足的问题，可在AGV3的电池处设置BMS管理模块，通过CAN总线交互数据，BMS管理模块将电池电量信息传输至CPU4中。若AGV3电量不足，则CPU4会控制AGV3从导航轨道上偏离出来，防止其因为电量不足停在导航轨道上妨碍其他AGV3的运行。
另，为了使AGV3能够适应各种不良的路况，AGV3设有形式的轮胎，轮胎表面设有凹槽和花纹。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种AGV控制系统，包括设置在AGV上的主控制板，其特征在于：所述主控制板包括CPU、电源转换模块、用于传输无线信号的无线通讯模块和用于控制驱动AGV的电机驱动模块，所述主控制板设置在机壳内部，所述机壳表面还设有用于实现参数设置、状态显示与交互式操作的人机交互模块；所述主控制板分别与所述电源转换模块、无线通讯模块和电机驱动模块连接。
2.根据权利要求1所述的AGV控制系统，其特征在于：所述AGV沿着导航轨道运行，所述导航轨道包括若干条交叉的线型轨道，还设有停车站，所述线型轨道的交叉口和停车站均设有RFID卡站点，所述AGV上设有RFID读卡器。
3.根据权利要求1或2所述的AGV控制系统，其特征在于：所述AGV的驱动系统为单驱动系统或双驱动系统或舵机系统，所述驱动系统与所述电机驱动模块电连接。
4.根据权利要求1所述的AGV控制系统，其特征在于：所述导航传感器为磁感应导航传感器或视觉导航传感器或颜色导航传感器。
5.根据权利要求1所述的AGV控制系统，其特征在于：所述主控制板还包括数据储存模块、I/O控制模块和扩展接口。
6.根据权利要求1所述的AGV控制系统，其特征在于：所述AGV上还设有可充电的电池、信号指示灯和扬声器；所述信号指示灯和扬声器用于表示所述AGV的工作状态。
7.根据权利要求6所述的AGV控制系统，其特征在于：所述AGV上设有防撞装置，所述防撞装置包括传感器和防撞条。
8.根据权利要求1所述的AGV控制系统，其特征在于：所述无线通讯模块为Zigbee无线通讯模块或Wifi无线通讯模块，所述Zigbee无线通讯模块和Wifi无线通讯模块的频率为2.4GHz。
9.根据权利要求1所述的AGV控制系统，其特征在于：所述主控制板通过可拆卸的方式固定在所述AGV上。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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