CN107368072A - 一种基于地图可配置的agv运行控制系统及路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地图可配置的AGV运行控制系统及路径规划方法，该AGV运行控制系统包括调度控制单元、AGV控制单元、路径规划单元、地图存储单元。其中调度控制单元将任务发送给AGV控制单元，路径规划单元根据当前任务起点和终点，利用地图存储单元中存储的地图数据，为AGV规划路径。本发明的基于地图可配置的AGV运行控制系统，能够在不改变厂区地图硬件的前提下，仅通过修改地图配置文件，就能实现AGV单向和双向行驶，同时其路径规划方法，能够在进行任务调度时，有效规划出最短AGV路径，提高AGV的运行效率。

Description

一种基于地图可配置的AGV运行控制系统及路径规划方法

技术领域

本发明涉及AGV控制技术领域，尤其涉及一种基于地图可配置的AGV运行控制系统及路径规划方法。

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicle)即自动引导运输车。它是工业4.0智慧工厂重要的运输工具，AGV运行效率很大程度上影响着整个无人化工厂生产效率。AGV作为智慧化无人工厂的交通工具，承载工件转运任务，连接着智慧工厂中各个生产单元模块有序高效的运转。因此，多AGV协同作业时在整个工厂交通路线必须高效、有序、安全的运行。

目前AGV以磁条导航的方式为主，AGV磁条布局相当于实际交通线路，存在路径不规则，单向道和双向道，道路之间必然存在十字交叉线路，而且实际的布局中，路径经常会随着设备布局的改变而改变。AGV本身无法记录厂区的地图，更无法识别十字交叉路口，所以无法完成最短路径规划，更无法进行多机协同避让等工作。同样的，AGV在作业过程中，可能有空闲AGV挡住作业AGV的行进路线，此时需要让空闲AGV驶离当前道路到避让点。所以在AGV调度系统中，地图的合理生成，AGV的行走线路，保证多AGV在十字交叉路口安全有序通过、空闲AGV进行道路避让等功能具有十分重要的意义。

现有的AGV采用一体式系统来规划多AGV协作。目前常规的地图多是采用单行环形线来布置，这导致AGV不停的在环行线单向行走，极大的影响了作业效率。为克服上述缺陷，现有技术中的一篇专利，公开号CN106527435A，公开了一种AGV双路径运行系统及运行方法，其设计了双路径运行方法来解决避让障碍的弊端，但这无形中增加了厂区地图布局大小，而且AGV行走距离也增加，不具备扩展性。

因此，针对以上不足，需要提供一种在不改变现有地图配置的情况下，就能实现双向边的AGV运行控制系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于地图可配置的AGV运行控制系统，其特征在于该系统包括：

调度控制单元，根据当前任务情况对AGV进行调度；

AGV控制单元，用于对AGV进行控制；

路径规划单元，根据所述调度控制单元分配的任务，为AGV规划导航路径；

地图存储单元，存储地图配置文件；

其中，所述地图配置文件包含第一文件、第二文件和第三文件，所述第一文件用于存储地图上的点信息，所述第二文件用于存储单向边信息，所述第三文件用于存储双向边信息。

进一步的，所述系统还包括故障检测单元，该故障检测单元用于检测AGV的异常情况。

进一步的，当所述故障检查单元检测到AGV异常情况时，所述AGV被指派到预设的维修站点。

进一步的，所述地图存储单元中存储有所述维修站点信息。

进一步的，所述系统还包括指派单元，用于指派特定的AGV到达指定工作位置。

本发明实施一所提供的AGV运行控制系统，通过对地图配置文件的改进，在不需要进行工厂地图升级或改造的前提下，只需要修改地图配置文件，就能实现AGV的单向\双向运行，极大的提高了AGV的运行效率，节约了成本。

本发明还提供了一种AGV路径规划方法，其特征在于:

在AGV运行控制系统分配转运任务时，设定空闲AGV优先接收；当等待任务的AGV均为空闲AGV时，设定当时任务终点距离转运任务起点最近的AGV优先接收；当无空闲AGV时，设定当前任务终点距离转运任务起点最近的AGV优先接收。

进一步的，所述路径规划方法采用如下公式：

T＝||P_agv当前点-P_{agv当前任务终点}||

其中，{P_{agv行走路径点}}：AGV当前任务规划的所有路径标签点集合；

||P_agv当前点-P_{agv当前任务终点}||：AGV当前点到当前任务终点的行驶时间；

AGV所有直线路径上行驶的时间总和；

V_agv：AGV在当前路径上行驶的平均速度。

本发明实施例二提供的任务调度和路径规划方法，在任务调度时，采用距离最近原则，有效提高了AGV控制系统的运行效率。

附图说明

图1是本发明实施例一的AGV运行控制系统示意图；

图2是本发明实施例一的AGV路径规划图；

图3是本发明实施例三的AGV运行控制系统示意图；

图4是本发明实施例三的故障AGV运行流程示意图；

图5是本发明实施例三的指派AGV运行流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

实施例一

本发明实施一例提供的一种基于地图可配置的AGV运行控制系统，如图1所示，该AGV运行控制系统包括调度控制单元101，AGV控制单元102，路径规划单元103和地图存储单元104。

其中，调度控制单元101，根据当前任务情况对AGV进行调度；

AG控制单元102，用于对AGV进行控制；

路径规划单元103，根据调度控制单元101分配的任务，为AGV规划导航路径；

地图存储单元104，存储地图配置文件。

其中地图存储单元104中存储的地图配置文件中，存储有每个点的信息文件，其包含每个点的坐标信息、工作信息等。在以往的地图配置中，路径都是单向的，即AGV只能沿一个方向行驶。本发明实施例一中，将路径设置为单向边路径和双向边路径，具体实现方式为在地图配置文件中，设置单向边信息文件和双向边信息文件。这样在根据Dijkstra算法进行导航路径规划进行导航路径规划时，在读取点信息文件之后，导航算法还会根据单向边信息文件和双向边信息文件来进行路径规划。

如图2所示，为根据地图存储单元104中存储的地图配置文件，根据Dijkstra算法进行导航路径规划，规划出的AGV的路径图。其中地图配置文件中存储有点A、B、C、D、E、F、G、H、I的信息，包含但不限于点的坐标信息、工位信息等。同时，在地图配置文件中，还包括每条边的属性信息，即其是单向边、还是双向边，这种属性信息存储在相应的地图配置文件中。其中单向边指的是AGV只能单向行驶，双向边指的是AGV能沿着该边的正反两个方向行驶。在具体应用时，可以根据任务情况来对单向边和双向边进行配置，例如工厂厂区布局以双向边为主，便于AGV的调度，但是在特别繁忙的作业区采用单向边，减少空闲避让等待的时间。

本发明实施例一中，在根据Dijkstra算法进行导航路径规划进行导航路径规划时，首先读取点文件信息，之后导航算法还会根据单向边信息文件和双向边信息文件来进行路径规划。

本发明实施一所提供的AGV运行控制系统，通过对地图配置文件的改进，在不需要进行工厂地图升级或改造的前提下，只需要修改配置文件，就能实现AGV的单向\双向运行，极大的提高了AGV的运行效率，节约了成本。

需要说明的是，对于单向边和双向边的配置，本领域技术人员可以根据需要来自行进行配置，可以以部分双向边、部分单向边的方式进行配置，也可以全部配置为双向边，或者全部配置为单向边，具体根据需要来定。

实施例二

如图2所示，本实施例二提供了一种AGV任务调度和路径规划方法，其在分配转运任务时，采用如下方案：在分配转运任务时，空闲AGV优先接收；当等待任务的AGV均为空闲AGV时，当时任务终点距离转运任务起点最近的AGV优先接收；当无空闲AGV时，当前任务终点距离转运任务起点最近的AGV优先接收。这种转运任务分配方式，能够最大限度的提高效率。

具体实现方法为，在规划路径时，根据转运任务起点到终点的最短路径作为AGV行走路径。考虑到AGV转弯比较缓慢和其他AGV的行走方向，综合考虑这些因素规划出一条距离相对最短、行走最为通畅的路径，规划路径公式如下：

T＝||P_agv当前点-P_{agv当前任务终点}||

其中，{P_{agv行走路径点}}：AGV当前任务规划的所有路径标签点集合；

||P_agv当前点-P_{agv当前任务终点}||：AGV当前点到当前任务终点的行驶时间；

AGV所有直线路径上行驶的时间总和；

V_agv：AGV在当前路径上行驶的平均速度；

任务调度时判断的“最近”也采取该方法规划的路径作为判断依据。通过上述“距离最近”原则改进Dijkstra(迪杰斯特拉)算法实现路径规划。

本发明实施例二提供的任务调度和路径规划方法，在任务调度时，也采用距离最近原则，有效提高了AGV控制系统的运行效率。

实施例三

本发明实施例三提供了一种AGV运行控制系统，具体参见图3。本发明实施例三中包含了本发明实施例一中的AGV运行控制系统的所有技术特征，除此之外，其还包含故障检测单元105，用于检测AGV的异常情况。

图4是本发明实施例三的故障AGV运行流程示意图。如图4所示，在AGV运行过程中，故障检测单元105检测到AGV的异常情况，如机械臂故障、机械臂照相异常等，此时AGV无法正常作业且占据道路。为方便修复AGV同时不影响系统作业，当AGV发生故障时，故障检测单元105检测到该异常情况，并将异常信息发送给AGV控制单元102，AGV控制单元102将上述异常信息上报给调度控制单元101，调度控制单元101指派故障AGV行进到地图配置好的维修站点，同时路径规划单元103为该故障AGV规划行进到维修站点的导航路径，该维修站点的信息预先存储在地图存储单元104中。在维修站点，维修人员修复AGV故障，AGV恢复正常后，可以重新接收转运任务。

同时，为便于操作人员处理个别任务，例如制定的特殊任务，或者用于替代故障AGV,本发明实施例三的AGV运行控制系统可以通过系统GUI指派特定编号AGV到达指定目标工位，AGV可以根据目标工位类型来直接完成相应作业任务。图5是本发明实施例三的指派AGV运行流程示意图。如图5所示，通过GUI或者其他输入方式，录入AGV编号和目标工位站点，之后调度控制单元101给目标AGV规划导航路径，并且配置站点及速度信息给AGV控制单元102，AGV控制单元控制102根据上述站点及速度信息，控制该目标AGV行驶到目标工位，完成相应的任务。

本发明实施例三提供的AGV维护和呼叫机制，能够在AGV出现异常的情况下，指派故障AGV进行到地图配置好的维修站点，便于维修人员修复AGV故障，并且可以指定特定编号AGV到达指定目标工位来完成相应的任务，极大的便利了操作人员的操作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种AGV运行控制系统，其特征在于该系统包括：

调度控制单元，根据当前任务情况对AGV进行调度；

AGV控制单元，用于对AGV进行控制；

路径规划单元，根据所述调度控制单元分配的任务，为AGV规划导航路径；

地图存储单元，存储地图配置文件；

其中，所述地图配置文件包含第一文件、第二文件和第三文件，所述第一文件用于存储地图上的点信息，所述第二文件用于存储单向边信息，所述第三文件用于存储双向边信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括故障检测单元，该故障检测单元用于检测AGV的异常情况。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述故障检查单元检测到AGV异常情况时，所述AGV被指派到预设的维修站点。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述地图存储单元中存储有所述维修站点信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括指派单元，用于指派特定的AGV到达指定工作位置。

6.一种AGV路径规划方法，其特征在于:

在AGV运行控制系统分配转运任务时，设定空闲AGV优先接收；当等待任务的AGV均为空闲AGV时，设定当时任务终点距离转运任务起点最近的AGV优先接收；当无空闲AGV时，设定当前任务终点距离转运任务起点最近的AGV优先接收。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述路径规划方法采用如下公式：

T＝||P_agv当前点-P_{agv当前任务终点}||

其中，{P_{agv行走路径点}}：AGV当前任务规划的所有路径标签点集合；

||P_agv当前点-P_{agv当前任务终点}||：AGV当前点到当前任务终点的行驶时间；

AGV所有直线路径上行驶的时间总和；

V_agv：AGV在当前路径上行驶的平均速度。