CN110703776A - 一种汽车搬运agv与调度中心的信息交换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车搬运AGV与调度模块的信息交换系统及方法，涉及智能物流技术领域，能够高效率的实现AGV与调度中心的数据交换，防止数据传输时的丢包现象；该系统包括：所述主控模块，实时上传车体位姿及状态信息给调度模块，并将接收的调度模块下发的信息转换成控制指令控制车体执行模块工作；所述调度模块，根据车体的实际位置以及设于其内的电子地图，下发导航路径及动作指令给主控模块；所述车体执行模块，根据主控模块的控制指令驱动汽车搬运AGV做出相应动作；所述无线路由模块，采用一主一从的局域网形式实现主控模块和调度模块之间的无线通信。本发明提供的技术方案适用于汽车搬运的过程中。

Description

一种汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统及方法

【技术领域】

本发明涉及智能物流技术领域，尤其涉及一种汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统及方法。

【背景技术】

汽车搬运AGV主控模块与调度模块通讯，是智能AGV运载车安全行驶、提高作业效率的核心系统之一。但是，现有汽车搬运AGV的主控模块与调度模块的通讯之间大部分采用数传电台或者无线2.4G频段，频道信号干扰大，丢包率高。

因此，有必要研究一种汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统及方法，能够高效率的实现AGV与调度中心的数据交换，防止数据传输时的丢包现象。

一方面，本发明提供一种汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述信息交换系统包括设于汽车搬运AGV上的主控模块和车体执行模块、设于调度中心的调度模块以及设于所述主控模块和所述调度模块之间的无线路由模块；

所述主控模块，实时上传车体位姿及状态信息给调度模块，并将接收的调度模块下发的信息转换成控制指令控制车体执行模块工作；

所述调度模块，根据车体的实际位置以及设于其内的电子地图，下发导航路径及动作指令给主控模块；

所述车体执行模块，根据主控模块的控制指令驱动汽车搬运AGV做出相应动作；

所述无线路由模块，采用一主一从的局域网形式实现主控模块和调度模块之间的无线通信。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主控模块上传的车体位姿及状态信息包括：AGV编码、AGV位置信息、AGV故障信息、AGV运行状态、AGV障碍物信息和电量值。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述调度模块下发的导航路径及动作指令包括：总路径点数、当前坐标点运动指令、当前坐标点轮胎夹持机构运动指令、目标点位置信息、转弯角度、运行速度和通行指令。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述AGV位置信息包括：AGV位置坐标X、AGV位置坐标Y和AGV位置坐标θ；

所述AGV运行状态包括：正常运行、路径结束、正在充电、开机等待和充电完成；

所述AGV故障信息包括：正常运行、导航数据故障、驱动器故障和电量低；

所述AGV障碍物信息包括无障碍物、距离远减速和距离近停止。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述当前坐标点运动指令包括：停止运动、前进、后退、左转90°前进、左转90°后退、右转90°前进、右转90°后退、等待、掉头前进、左转任意角度和右转任意角度；

所述当前坐标点轮胎夹持机构运动指令包括：不执行任何动作、夹持轮胎和松开轮胎；

所述目标点位置信息包括：目标坐标点X、目标坐标点Y和目标坐标点θ；

所述运行速度为0-3m/s；

所述通行指令包括：开始导航和禁行。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述无线路由模块采用5G无线网络进行数据传输。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述一主一从的局域网形式具体为：主控模块处设有作为以太网客户端的从属无线路由器，调度模块处设有作为以太网服务器的主无线路由器；所述主无线路由器和所述从属无线路由器之间采用TCP/IP协议进行数据的传输；在数据传输过程中，将数据封装成整型结构体，用于方便数据的接收和使用。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主无线路由器和所述从属无线路由器均采用MOXA AWK-3131A工业级无线路由器。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述主控模块通过CAN接口及连接线与所述车体执行模块连接。

另一方面，本发明提供一种适用于如上任一所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统的信息交换方法，其特征在于，以AGV上传数据结构体和AGV调度下发数据结构体的形式在主控模块和调度模块之间进行数据的传输；

所述AGV上传数据结构体具体为{AGV编码；AGV位置坐标X向坐标；AGV位置坐标Y；AGV位置坐标θ；电量值；AGV运行状态；AGV报警信息；AGV障碍物检测}；

所述AGV调度下发数据结构体具体为{总路径点数；AGV当前坐标点运动指令；AGV当前坐标点轮胎夹持指令；AGV目标坐标点X；AGV目标坐标点Y；AGV目标坐标点θ；AGV转弯角度；AGV速度；AGV通行指令}。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：能够高效率的实现AGV与调度中心的数据交换，防止数据传输时的丢包现象；通过汽车搬运AGV主控系统上传AGV的位姿及状态信息到调度系统，调度系统通过实时了解AGV的状态信息，有针对地下发需要AGV运动的路径及动作指令，两者通信的内容科学、合理，既能保证AGV的有效运行，又能提高通信效率；本发明采用工业级无线5G路由系统，提高了数据传输的可靠性和稳定性。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的汽车搬运AGV与调度模块的数据收发系统的结构框图；

图2是本发明一个实施例提供的汽车搬运AGV与调度模块的数据收发系统的连接结构图；

图3是本发明一个实施例提供的汽车搬运AGV主控模块以太网硬件电路原理图；

图4是本发明一个实施例提供的汽车搬运AGV主控模块网口数据处理流程图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

为了克服现有技术的不足，本发明通过无线5G频段通讯，信号干扰性小，传输速率快。同时在数据传输时进行数据封装，以及数据校验，增强了数据传输的鲁棒性。

本申请的用于汽车搬运AGV与调度模块的数据收发系统，是基于STM32网口的，设于AGV上的主控模块通过网口采用TCP/IP协议与调度中心的调度模块进行通信。主控模块实时上传车体位姿信息及电量信息给调度模块，调度模块通过车体的实际位置，下发导航路径及动作指令给主控模块。数据的传输通过TCP/IP协议，采用结构体对下发和上传数据进行封装，便于数据的管理。无线路由模块实现了调度模块与AGV主控模块的无线连接。

数据封装时，AGV上传数据结构体定义为：

AGV状态结构体{AGV编码；AGV位置X向坐标；AGV位置Y向坐标；AGV航向角度向坐标；AGV电量；AGV运行状态；AGV报警信息；AGV障碍物检测}；

AGV调度下发的数据结构体定义为：{AGV总路径点数；AGV当前运动指令；AGV轮胎夹持操作；AGV目标位置X向坐标；AGV目标位置Y向坐标；AGV目标航向角度坐标；AGV转弯角度；AGV速度；AGV通行指令}。

结构体全部定义成整型变量，提高数据处理效率。

汽车搬运AGV上还设有车体执行模块，车体执行模块与主控模块连接，用于根据主控模块的指令执行相应的动作。车体执行模块包括电机驱动单元、轮胎夹持单元等车体执行机构。主控模块通过CAN接口及连接线与车体执行模块连接。

汽车搬运AGV与调度模块的数据收发系统如图1所示，包括汽车搬运AGV主控模块、车体执行模块、无线路由模块和调度模块。

主控模块和车体执行模块设置在汽车搬运AGV上，随着AGV的移动实时移动；汽车搬运AGV主控模块与车体执行模块通过CAN通讯连接；调度模块设置在调度中心。调度模块和主控模块通过无线路由模块通信连接。无线路由模块包括设置在AGV上的从属无线路由器和设置在调度模块的主无线路由器。如图2所示，从属无线路由器与汽车搬运AGV的主控模块通过TCP/IP协议进行通信。主无线路由器与调度模块通过TCP/IP协议进行通讯。从属无线路由器和主无线路由器通信连接。无线路由模块采用台湾MOXA AWK-3131A工业级无线路由器，采用一主一从的局域网模式，通过5G无线网络传输，保证了网络传输的可靠性和稳定性。

调度模块根据主控模块上传的实时位姿及状态信息以及设于调度模块中的电子地图对AGV的运行路径进行规划，并将规划好的整条路径发送给AGV主控模块。AGV主控模块接收到路径信息后，下发到车体执行模块，车体开始按规定路径行走。如在行驶过程中调度模块检测到可能发生碰撞，则需要单独向AGV主控模块发送通行/禁行指令。AGV实时向调度模块上报自身位姿信息和状态信息，频率为50HZ。AGV主控模块与调度模块之间采用无线路由模块传输，采用TCP/IP协议进行通信。

AGV主控模块采用STM32F4系列控制芯片，集成了ETH外设，ETH外设通过RMII接口与LAN8720A芯片连接。主控模块通过无线路由器与调度模块连接。调度模块进行路径规划，下发路径和AGV动作信息给主控模块。主控模块接收调度模块指令，控制车体执行模块动作。图3为主控模块以太网硬件电路原理图。如图3所示，主控模块采用STM32F4IGT6系列开发板开发，STM32F4IGT6芯片端口通过芯片LAN8720A与ETH外设连接。主控模块作为以太网客户端，调度模块作为以太网服务器，两者采用TCP/IP协议进行数据的传输，在数据传输过程中，采用数据封装成整型结构体，便于数据的接收和使用。

表1为AGV主控模块和调度模块通讯内容。

AGV主控模块和调度模块通讯内容包括：AGV上传内容和调度模块下发内容。AGV上传内容包括：AGV编码、AGV位置信息、AGV故障信息、AGV运行状态、AGV障碍物信息、电量值。调度模块下发内容包括：总路径点数、当前坐标点运动指令、当前坐标点轮胎夹持机构运动指令、目标点位置信息、转弯角度、运行速度、通行指令等。

AGV编码表示的是AGV的具体编号，每台AGV对应一个特定的编码；AGV位置信息即AGV相对于坐标原点的位置坐标，包括横向坐标Y，纵向坐标X，以及航向角度θ。障碍物检测时，检测1米范围内车体周边是否有障碍物，如果有，减速缓慢停止(即距离远减速)，如果障碍物在20mm范围内，则为近距离障碍物，车体直接停止运动(即距离近停止)。总路径点数为调度模块下发给车体需要执行的动作条数，例如左转、直行、再右转(左转为一条，直行为一条，右转为一条，一共三条)。

表1调度模块与AGV主控模块的交互内容表

图4为主控模块网口数据处理流程图。如图4所示，网口进行数据处理时的步骤包括：

步骤1：网口初始化；

步骤2：配置网络接口；

步骤3：查看网络接口配置；

步骤4：主控模块的从属无线路由器与TCP服务器进行连接；

步骤5：判断从属无线路由器与TCP服务器是否连接成功，若是，进入下一步；若否，进入步骤4；

步骤6：数据解算，转换成电机执行指令；主控模块通过判断通过网口接收的调度模块下发的指令结构体的路径号，控制车体执行模块做出相应的动作。当路径号为0时，AGV停止运动，当路径号为1时，AGV前进、当路径号为2时，AGV后退、当路径号为3时，AGV左转一定角度、当路径号为4时，AGV右转一定角度。

以上对本申请实施例所提供的一种汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统及方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述信息交换系统包括设于汽车搬运AGV上的主控模块和车体执行模块、设于调度中心的调度模块以及设于所述主控模块和所述调度模块之间的无线路由模块；

所述主控模块，实时上传车体位姿及状态信息给调度模块，并将接收的调度模块下发的信息转换成控制指令控制车体执行模块工作；

所述调度模块，根据车体的实际位置以及设于其内的电子地图，下发导航路径及动作指令给主控模块；

所述车体执行模块，根据主控模块的控制指令驱动汽车搬运AGV做出相应动作；

所述无线路由模块，采用一主一从的局域网形式实现主控模块和调度模块之间的无线通信。

2.根据权利要求1所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述主控模块上传的车体位姿及状态信息包括：AGV编码、AGV位置信息、AGV故障信息、AGV运行状态、AGV障碍物信息和电量值。

3.根据权利要求1或2所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述调度模块下发的导航路径及动作指令包括：总路径点数、当前坐标点运动指令、当前坐标点轮胎夹持机构运动指令、目标点位置信息、转弯角度、运行速度和通行指令。

4.根据权利要求2所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述AGV位置信息包括：AGV位置坐标X、AGV位置坐标Y和AGV位置坐标θ；

所述AGV运行状态包括：正常运行、路径结束、正在充电、开机等待和充电完成；

所述AGV故障信息包括：正常运行、导航数据故障、驱动器故障和电量低；

所述AGV障碍物信息包括无障碍物、距离远减速和距离近停止。

5.根据权利要求3所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述当前坐标点运动指令包括：停止运动、前进、后退、左转90°前进、左转90°后退、右转90°前进、右转90°后退、等待、掉头前进、左转任意角度和右转任意角度；

所述当前坐标点轮胎夹持机构运动指令包括：不执行任何动作、夹持轮胎和松开轮胎；

所述目标点位置信息包括：目标坐标点X、目标坐标点Y和目标坐标点θ；

所述运行速度为0-3m/s；

所述通行指令包括：开始导航和禁行。

6.根据权利要求1所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述无线路由模块采用5G无线网络进行数据传输。

7.根据权利要求1所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述一主一从的局域网形式具体为：主控模块处设有作为以太网客户端的从属无线路由器，调度模块处设有作为以太网服务器的主无线路由器；所述主无线路由器和所述从属无线路由器之间采用TCP/IP协议进行数据的传输；在数据传输过程中，将数据封装成整型结构体，用于方便数据的接收和使用。

8.根据权利要求7所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述主无线路由器和所述从属无线路由器均采用MOXA AWK-3131A工业级无线路由器。

9.根据权利要求1所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统，其特征在于，所述主控模块通过CAN接口及连接线与所述车体执行模块连接。

10.一种适用于如权利要求1-9任一所述的汽车搬运AGV与调度中心的信息交换系统的信息交换方法，其特征在于，以AGV上传数据结构体和AGV调度下发数据结构体的形式在主控模块和调度模块之间进行数据的传输；

所述AGV上传数据结构体具体为{AGV编码；AGV位置坐标X向坐标；AGV位置坐标Y；AGV位置坐标θ；电量值；AGV运行状态；AGV报警信息；AGV障碍物检测}；

所述AGV调度下发数据结构体具体为{总路径点数；AGV当前坐标点运动指令；AGV当前坐标点轮胎夹持指令；AGV目标坐标点X；AGV目标坐标点Y；AGV目标坐标点θ；AGV转弯角度；AGV速度；AGV通行指令}。

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