CN110228483A - 自动导引车智能控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动导引车智能控制系统及方法，系统包括小车充电站和多个自动导引车，多个自动导引车彼此之间也通过无线网状网络建立信号连接，多个自动导引车包括执行配送任务的第一自动导引车和电量充足的空闲自动导引车。其中，当该第一自动导引车的当前电量低于预设电量时，该第一自动导引车通过无线网状网络发送警示信号给该主控制装置和附近的空闲自动导引车，该空闲自动导引车从该第一自动导引车交接获得该配送任务的资讯和该配送任务的对象以继续完成该配送任务。本发明可具有更强的信号抗干扰能力，在车辆替换管控方面更能发挥效率。

Description

自动导引车智能控制系统及方法
技术领域
本发明涉及自动运输装置领域，特别是涉及一种自动导引车智能控制系统及自动导引车智能控制方法。
背景技术
在产品制造过程中，生产节奏的顺畅度决定了工厂的整体生产效率，任何一道产线出现暂时停顿都会影响下一道产线的进度，严重时甚至会造成无法准时交货。为了维持一致性的生产节奏，物料或者是零组件、半成品等的配送扮演着关键角色。由于物料配送在生产流程中是频率高、耗时长且成本高的作业活动，因此近来已有不少工厂纷纷采用自动导引车(简称AGV)，以这种自动化又可弹性调度的无人载具来搬运物料，藉此达到节省人力、提高反应时间与降低错误率的目标。
自动导引车是一类轮式移动机器人，其路径决策大多为沿着地板上的导线、标记块或磁条行进，或者通过视觉导航或雷射导航并搭配预编程之路径行进，或是自控制面板发送控制命令引导AGV小车至指定地点。目前多用于工业生产、仓储业、物流业等，在车间、仓库运输货物。伴随智慧工厂之趋势，AGV小车得到了更大的重视，为提升相关自动化程度、降低人力工作成本并节省布线工程，AGV小车已逐渐结合无线通信技术。
传统的无线架构为AGV小车安装Wi-Fi终端，管理人员利用控制台通过Wi-Fi接入点(AP)传递控制命令给AGV小车。每个Wi-Fi接入点与每辆AGV小车皆采用点对点(point-to-point,P2P)通讯方式做传输，简单的说就是由两个单一节点串成的通讯网络。为了控制整座厂房内所有AGV小车，需要布建不少的Wi-Fi接入点，使得对应的Wi-Fi网络足以涵盖整座厂房的范围。当AGV小车离开了某个Wi-Fi接入点涵盖范围，进入了另一个Wi-Fi接入点涵盖范围时，则AGV小车会需要通过网络漫游来切换至不同的Wi-Fi接入点，而在不同Wi-Fi接入点之间的切换是需要一定的时间才能完成的。
同时，由于制造现场环境并不好，可能很潮湿、温度很高或很低，或是有很多噪声干扰到无线传输，因此相关网络设备必须具备宽温、抗干扰、讯号稳定传输等基本条件，才能应用在制造现场中，尤其稳定的通讯能力更是重要，这是AGV小车正常运作的关键。
再者，传统的AGV小车在执行配送任务的过程出现故障时，其配送任务往往不能及时得以顺利接续执行，从而因单个物料的没有送达而影响整个产线的整体效率。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种基于短距离无线网状网络架构的、高效的自动导引车智能控制系统及方法。
本发明的自动导引车智能控制系统包括主控制装置、小车充电站和多个自动导引车，主控制装置与多个自动导引车之间通过短距离无线网状网络建立信号连接，多个自动导引车彼此之间也通过短距离无线网状网络建立信号连接，多个自动导引车包括执行配送任务的第一自动导引车和空闲自动导引车。其中，当第一自动导引车的当前电量低于预设电量时，第一自动导引车通过短距离无线网状网络发送警示信号给主控制装置和附近的空闲自动导引车，空闲自动导引车从第一自动导引车交接获得该配送任务的资讯和该配送任务的对象以继续完成该配送任务。
较佳地，空闲自动导引车预先停靠于小车充电站；当第一自动导引车的电量低于该预设电量时，第一自动导引车行驶至附近的空闲自动导引车所停靠的小车充电站以进行充电。
较佳地，当第一自动导引车的电量低于该预设电量时，第一自动导引车行驶至小车充电站以进行充电；空闲自动导引车预先停靠于该小车充电站，或者，空闲自动导引车获得第一自动导引车所在或所前往的小车充电站的资讯，且空闲自动导引车根据该小车充电站的资讯，行驶至该小车充电站。
较佳地，主控制装置包括互联网通讯模块、第一应用处理模块和用以接入短距离无线网状网络的第一无线通讯模块，第一应用处理模块分别电性连接于第一无线模块和互联网通讯模块。
进一步地，本发明所述的自动导引车智能控制系统还包括子控制装置。子控制装置通过互联网通讯模块与主控制装置建立登录连接；且子控制装置通过短距离无线网状网络与多个自动导引车之间建立信号连接，或者子控制装置通过主控制装置及短距离无线网状网络与多个自动导引车建立信号连接。或者，子控制装置通过短距离无线网状网络与主控制装置建立登录连接；且子控制装置通过短距离无线网状网络与多个自动导引车之间建立信号连接。
更进一步地，子控制装置为移动终端。
较佳地，每个自动导引车包括物联网感测模块、第二应用处理模块和用以接入短距离无线网状网络的第二无线通讯模块，第二应用处理模块分别电性连接于物联网感测模块和第二无线通讯模块。
进一步地，主控制装置还用以预设多个自动导引车的车道使用优先级；当第一自动导引车通过其物联网感测模块感测到接近其它自动导引车时，第一自动导引车和其它自动导引车之间通过各自的第二无线通讯模块传送彼此的车道使用优先级，并通过各自的第二应用处理模块自行判定相关区域的行进次序。更进一步地，在第一自动导引车和其它自动导引车自行判定相关区域的行进次序时，若第一自动导引车在相关区域的车道使用优先级高于其它自动导引车，第一自动导引车继续原路行进，若第一自动导引车在该相关区域的车道使用优先级低于其它自动导引车，第一自动导引车停止行进，在感测其它自动导引车离开后，第一自动导引车继续原路行进。
本发明还提供一种自动导引车智能控制方法，包括以下步骤。在多个自动导引车之间通过短距离无线网状网络建立信号连接，多个自动导引车包括执行配送任务的第一自动导引车和电量充足的空闲自动导引车。第一自动导引车在执行配送任务过程中检测其当前电量是否低于预设电量。当第一自动导引车的当前电量低于该预设电量时，第一自动导引车通过短距离无线网状网络发送警示信号给主控制装置和附近的空闲自动导引车，空闲自动导引车从第一自动导引车交接获得配送任务的资讯和配送任务的对象以继续完成配送任务。
较佳地，本发明提供的自动导引车智能控制方法还包括以下步骤。预设多个自动导引车的车道使用优先级。当第一自动导引车在车道行驶中感测到接近其它自动导引车时，第一自动导引车和其它自动导引车之间通过短距离无线网状网络传送彼此的车道使用优先级，并自行判定相关区域的行进次序。
与现有技术相比，本发明的自动导引车智能控制系统及方法通过短距离无线网状网络实现交互，具有更强的信号抗干扰能力，且安全性高，同时节能高效；在车辆替换管控方面，更能发挥效率且更具智慧化，从而保证了即使部分自动导引车发生故障或电量无法支撑后续运转，也能够通过及时的任务交接保证整个流水线或流程的顺畅执行。
附图说明
图1为本发明一实施例的自动导引车智能控制系统的示意图。
图2为本发明一实施例的自动导引车智能控制方法的流程图。
图3为本发明另一实施例的自动导引车智能控制方法的流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参见图1，图1为本发明一实施例的自动导引车智能控制系统的示意图。本发明的自动导引车智能控制系统10包括主控制装置1、小车充电站2和多个自动导引车3。
主控制装置1与多个自动导引车3之间通过短距离无线网状网络(Mesh Network)建立信号连接，多个自动导引车3彼此之间也通过短距离无线网状网络建立信号连接，多个自动导引车3包括执行配送任务的第一自动导引车31和电量充足的空闲自动导引车32。优选地，本发明所述的短距离无线网状网络基于短距离无线通信技术建立，例如Wi-Fi(行动热点)、Bluetooth(蓝牙)、ZigBee(紫蜂)以及UWB(超宽带)，本发明不以此为限。以Bluetooth(蓝牙)为例，该短距离无线网状网络可基于无线5.0技术标准。Bluetooth SIG提出的无线版本Bluetooth5.0，其具有更强的抗干扰能力，尤其是对Wi-Fi和LTE讯号，能在一定程度规避有限空间内的讯号堵塞。在有效传输距离上是Bluetooth4.2 LE版本的4倍(理论上可达300米)，传输速度将是Bluetooth4.2 LE版本的2倍(速度上限为24Mbps)。Bluetooth5.0还支持室内定位导航功能(结合Wi-Fi可以实现精度小于1米的室内定位)，允许无需配对接受信标的数据(比如广告、信标、位置信息等，传输率提高了8倍)，针对物联网进行了很多底层优化。Bluetooth SIG于Bluetooth5.0提出蓝牙物联网网状网络，该技术能使蓝牙装置相互做为讯号中继站，使讯号传递得更远。每一个蓝牙物联网装置都相当于其他装置的讯号中继放大器，让参与蓝牙物联网的相关装置彼此互相沟通。
其中，当第一自动导引车31的当前电量低于预设电量时，第一自动导引车31通过短距离无线网状网络发送用以指示电量不足的警示信号给主控制装置1和附近的空闲自动导引车32，空闲自动导引车32从第一自动导引车31交接获得配送任务的资讯和配送任务的对象(例如，产线中的待配送物料、医院中待导引的病人或其家属、超级市场中需要前往特定区域购物的客人等，以下以产线中的待配送物料为例加以说明，本发明不以此为限)以继续完成配送任务。优选地，第一自动导引车31行驶至附近的小车充电站2进行充电。
在一实施例中，空闲自动导引车32预先停靠于小车充电站2；当第一自动导引车31的电量低于该预设电量时，第一自动导引车31行驶至附近的空闲自动导引车32所停靠的小车充电站2进行充电。小车充电站2也可通过短距离无线网状网络与主控制装置1和/或多个自动导引车3建立信号连接，以传送定位数据。在另一实施例中，当第一自动导引车31的电量低于该预设电量时，第一自动导引车31行驶至小车充电站2以进行充电；空闲自动导引车32预先停靠于该小车充电站2，或者，空闲自动导引车32获得第一自动导引车31所在或所前往的小车充电站2的资讯，且空闲自动导引车32根据该小车充电站2的资讯，行驶至该小车充电站2。
优选地，主控制装置1包括互联网通讯模块11、第一应用处理模块12和用以接入短距离无线网状网络的第一无线通讯模块13，第一应用处理模块12分别电性连接于第一无线通讯模块13和互联网通讯模块11。
优选地，自动导引车智能控制系统10还包括至少一个子控制装置4；子控制装置4可以为手机、平板电脑等移动终端。在一实施例中，子控制装置4通过互联网通讯模块11与主控制装置1建立登录连接；且子控制装置4通过该短距离无线网状网络与多个自动导引车3之间建立信号连接，或者子控制装置4通过主控制装置1及该短距离无线网状网络与多个自动导引车3建立信号连接。在另一实施例中，子控制装置4通过该短距离无线网状网络与主控制装置1建立登录连接；且子控制装置4通过该短距离无线网状网络与多个自动导引车3之间建立信号连接。在实际应用中，子控制装置4与多个自动导引车3之间通过短距离无线网状网络建立信号连接，且子控制装置4(如移动终端)与主控制装置1(如控制台)通过互联网通讯模块11建立远程登录连接。子控制装置4也可与主控制装置1通过短距离无线网状网络建立信号连接，以相互传输管理数据。
在实际应用中，基于自动导引车(在举例中也称为AGV小车)可移动的范围，在控制面板、相关厂房区域与AGV小车安装短距离无线网状网络相关的无线通讯模块(例如低功耗蓝牙通讯模块BLE)，以短距离无线物联网网状网络(例如蓝牙物联网网状网络)为主体，并于控制台布建互联网(Internet)无线架构作为让管理人员远程登录所使用。管理人员可随时随地通过各类具备互联网(Internet)及短距离无线(例如Bluetooth5.0)通讯能力的智能型装置对各个AGV小车进行远程监控。
优选地，每个自动导引车3包括物联网感测模块301、第二应用处理模块302和用以接入短距离无线网状网络的第二无线通讯模块303，第二应用处理模块302分别电性连接于物联网感测模块301和第二无线通讯模块303。
在实际应用中，每个AGV小车可通过相关物联网(IoT)传感器辅助，并在特定情况下发送本身状态给管理人员以及其他AGV小车作相关控制判断。在AGV小车的交通控制上，依据管理人员预设不同产线的AGV小车配置车道使用优先权，每个AGV小车通过相关物联网传感器(如声学中的超音波、光学中的红外线、物理接触传感器等)辅助，当所行驶车道或路口察觉到接近邻近AGV小车时，每个AGV小车可彼此传送自行预设车道使用优先权给其他邻近AGV小车，自行判定相关区域的交通控制，无须额外设置其他无线电发射装置在特定区域来做交通控制。
在一实施例中，主控制装置1还用以预设多个自动导引车3的车道使用优先级；当第一自动导引车31通过其物联网感测模块301感测到接近其它自动导引车(如正在执行配送任务的第二自动导引车33)时，第一自动导引车31和其它自动导引车33之间通过各自的第二无线通讯模块303传送彼此的车道使用优先级，并通过各自的第二应用处理模块302自行判定相关区域的行进次序。
在实际应用中，在第一自动导引车31和其它自动导引车33自行判定相关区域的行进次序时，若第一自动导引车31在该相关区域的车道使用优先级高于其它自动导引车33，第一自动导引车31继续原路行进，若第一自动导引车31在该相关区域的车道使用优先级低于其它自动导引车33，第一自动导引车31停止行进并每隔第一预设时间(如5秒或10秒)感测其它自动导引车33是否行驶离开，直到其它自动导引车33离开后第一自动导引车31继续原路行进。
在一实施例中，第一自动导引车31的第二应用处理模块302用以每隔第二预设时间(如30秒或60秒)检测第一自动导引车31的当前电量是否低于预设电量(如设定满电的20％电量为预设电量)，并在当前电量低于预设电量时产生该警示信号。
请参见图2，图2为本发明一实施例的自动导引车智能控制方法的流程图。本发明的一种自动导引车智能控制方法包括以下步骤。
S10，在多个自动导引车之间通过短距离无线网状网络建立信号连接，该多个自动导引车包括执行配送任务的第一自动导引车和电量充足的空闲自动导引车。
S20，在执行配送任务过程中，该第一自动导引车每隔预设时间(如10秒或30秒)检测其当前电量。
S30，判断当前电量是否低于预设电量。若否，返回步骤S20。
S40，当该第一自动导引车的当前电量低于该预设电量时，该第一自动导引车通过短距离无线网状网络发送用以指示电量不足的警示信号给附近的空闲自动导引车，该空闲自动导引车从该第一自动导引车交接获得配送任务的资讯和配送任务的对象(即原待配送物料)以继续完成配送任务。优选地，该第一自动导引车行驶至附近的小车充电站进行充电。
需要说明的是，该多个自动导引车还可通过该短距离无线网状网络与主控制装置建立信号连接；该第一自动导引车也通过短距离无线网状网络发送警示信号给该主控制装置。
在自动导引车的电量与车辆替换管控上，依据管理人员预设的电量(假设应高于充满电电量的20％)，当某个自动导引车电量低于预设电量时，将发送电量不足警告给控制台与附近充电站的空闲自动导引车，同时行驶至最近的充电站进行充电，并将原有产线任务信息与物料交接给充电站空闲自动导引车，得以继续完成原有产线物料配送。
请结合参见图3，图3为本发明另一实施例的自动导引车智能控制方法的流程图。本发明的自动导引车智能控制方法还可包括以下步骤。
S50，预设该多个自动导引车的车道使用优先级。步骤S50可在上述步骤S10之前或之后进行，本发明并不以此为限。
S60，当该第一自动导引车在车道行驶中感测到接近其它自动导引车时，该第一自动导引车和该其它自动导引车之间通过短距离无线网状网络传送彼此的车道使用优先级；并自行判定相关区域的行进次序。该第一自动导引车和该其它自动导引车根据该行进次序通过该相关区域。
优选地，在该第一自动导引车和该其它自动导引车自行判定相关区域的行进次序时，首先，S61，判断第一自动导引车在相关区域的车道使用优先级是否高于其它自动导引车；若该第一自动导引车在该相关区域的车道使用优先级高于该其它自动导引车，S62，该第一自动导引车继续原路行进；若该第一自动导引车在该相关区域的车道使用优先级低于该其它自动导引车，S63，该第一自动导引车停止行进，并每隔第一预设时间(如5秒或10秒)感测该其它自动导引车是否行驶离开；若该其它自动导引车已离开，返回步骤S62，该第一自动导引车继续原路行进；若该其它自动导引车仍未离开，返回步骤S63。
本发明各实施例的自动导引车智能控制方法适用于上述自动导引车智能控制系统10，但本发明并不以此为限。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
一、对于制造工厂这类占地较广且相对较复杂的使用环境，在现行工业自动控制环境之下，存在多种无线信号覆盖的情况，无线通信讯号干扰严重；本发明采用的基于短距离无线网状网络具有更强的抗干扰能力，能在一定程度规避有限空间内的讯号堵塞现象。
二、短距离无线网状网络是高度安全的，这是物联网的关键所在。所有短距离无线网状网络的讯息在两个层面上进行加密和认证：网络和应用程序。短距离无线网状网络讯息通过网状网络的节点传递，如果这个节点不是最终目的地，则不能够读取讯息，只有指定的接收讯息的节点可阅读；另外，如果未经认证和共享正确的网状网络安全密钥，新设备将不能加入网状网络，此外，网络密钥也可利用安全密钥更新程序不断地刷新。
三、目前自动导引车(也称AGV小车)在工业领域中的应用将继续增长，并有机会进入生活服务行业，其中包括医院、邮政部门、超级市场和高尔夫球场等，具备短距离无线网状网络能力的自动导引车更能发挥效率，更具智慧化。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种自动导引车智能控制系统，包括主控制装置、小车充电站和多个自动导引车，其特征在于，该主控制装置与该多个自动导引车之间通过短距离无线网状网络建立信号连接，该多个自动导引车彼此之间也通过短距离无线网状网络建立信号连接，该多个自动导引车包括执行配送任务的第一自动导引车和空闲自动导引车；
其中，当该第一自动导引车的当前电量低于预设电量时，该第一自动导引车通过短距离无线网状网络发送警示信号给该主控制装置和附近的空闲自动导引车，该空闲自动导引车从该第一自动导引车交接获得该配送任务的资讯和该配送任务的对象以继续完成该配送任务。
2.如权利要求1所述的自动导引车智能控制系统，其特征在于，该空闲自动导引车预先停靠于小车充电站；当该第一自动导引车的电量低于该预设电量时，该第一自动导引车行驶至附近的空闲自动导引车所停靠的小车充电站以进行充电；或者，
当该第一自动导引车的电量低于该预设电量时，该第一自动导引车行驶至小车充电站以进行充电；该空闲自动导引车预先停靠于该小车充电站，或者，该空闲自动导引车获得该第一自动导引车所在或所前往的该小车充电站的资讯，且该空闲自动导引车根据该小车充电站的资讯，行驶至该小车充电站。
3.如权利要求1所述的自动导引车智能控制系统，其特征在于，该主控制装置包括互联网通讯模块、第一应用处理模块和用以接入短距离无线网状网络的第一无线通讯模块，该第一应用处理模块分别电性连接于该第一无线通讯模块和该互联网通讯模块。
4.如权利要求3所述的自动导引车智能控制系统，其特征在于，还包括子控制装置；
该子控制装置通过该互联网通讯模块与该主控制装置建立登录连接；且该子控制装置通过该短距离无线网状网络与该多个自动导引车之间建立信号连接，或者该子控制装置通过该主控制装置及该短距离无线网状网络与该多个自动导引车建立信号连接；或者，
该子控制装置通过该短距离无线网状网络与该主控制装置建立登录连接；且该子控制装置通过该短距离无线网状网络与该多个自动导引车之间建立信号连接。
5.如权利要求4所述的自动导引车智能控制系统，其特征在于，该子控制装置为移动终端；该短距离无线网状网络基于以下任一种无线通信技术建立：Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee及UWB。
6.如权利要求1所述的自动导引车智能控制系统，其特征在于，每个自动导引车包括物联网感测模块、第二应用处理模块和用以接入短距离无线网状网络的第二无线通讯模块，该第二应用处理模块分别电性连接于该物联网感测模块和该第二无线通讯模块。
7.如权利要求6所述的自动导引车智能控制系统，其特征在于，该主控制装置还用以预设该多个自动导引车的车道使用优先级；
当该第一自动导引车通过其物联网感测模块感测到接近其它自动导引车时，该第一自动导引车和该其它自动导引车之间通过各自的第二无线通讯模块传送彼此的车道使用优先级，并通过各自的第二应用处理模块自行判定相关区域的行进次序。
8.如权利要求7所述的自动导引车智能控制系统，其特征在于，在该第一自动导引车和该其它自动导引车自行判定相关区域的行进次序时，若该第一自动导引车在该相关区域的车道使用优先级高于该其它自动导引车，该第一自动导引车继续原路行进；若该第一自动导引车在该相关区域的车道使用优先级低于该其它自动导引车，该第一自动导引车停止行进，在感测该其它自动导引车离开后，该第一自动导引车继续原路行进。
9.一种自动导引车智能控制方法，其特征在于，包括：
在多个自动导引车之间通过短距离无线网状网络建立信号连接，该多个自动导引车包括执行配送任务的第一自动导引车和空闲自动导引车；
该第一自动导引车在执行该配送任务过程中检测其当前电量是否低于预设电量；
当该第一自动导引车的当前电量低于该预设电量时，该第一自动导引车通过该短距离无线网状网络发送警示信号给主控制装置和附近的空闲自动导引车，该空闲自动导引车从该第一自动导引车交接获得该配送任务的资讯和该配送任务的对象以继续完成该配送任务。
10.如权利要求9所述的自动导引车智能控制方法，其特征在于还包括：
预设该多个自动导引车的车道使用优先级；
当该第一自动导引车在车道行驶中感测到接近其它自动导引车时，该第一自动导引车和该其它自动导引车之间通过短距离无线网状网络传送彼此的车道使用优先级，并自行判定相关区域的行进次序。
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