CN113985828A - 一种基于agv放货工艺流程的保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于agv放货工艺流程的保护系统，包括在agv的驱动电路内部整合的电流数据采集单元，以及在agv的车载控制单元中设置的安全逻辑判断模块；所述电流数据采集单元，用于采集agv运行时电机的电流数据；所述安全逻辑判断模块，用于根据所述电流数据判断当前电机的电流是否超出预设的安全范围，若是，则触发agv制动停车。本发明能够在agv在带铲板的情况下发生碰撞时及时停车，保证对货架以及货物本身得到有效的保护，将损失和安全隐患降到最低。

Description

一种基于agv放货工艺流程的保护系统

技术领域

本发明属于车辆控制技术领域，尤其涉及一种基于agv放货工艺流程的保护系统。

背景技术

本发明主要基于的背景是在基本国内近几年来物流行业的高速发展，在使用agv(Automated Guided Vehicle自动导引车)的需求量也在逐渐增加，在对agv的性能方面的要求也越来越高的同时，对自身设备的保护以及场内设施、货物的安全也有着更高的要求。据目前市场以及相关资料的了解到，部分厂家通过改装机械或者增加额外的传感器设施来达到安全的保护措施。例如，CN201920572260.4中就提到通过在车身周围加装多个传感器来实现对放货工艺的保护措施。CN202023123317.4中采取的是机械配合传感器的方式来起到安全保护作用。

上述方案的保护策略虽然能够达到一定的保护效果，但仍是存在一些不足之处。一是视觉相机传感器的选型大多采取的国外知名品牌，并且每台车配备的数量在2-3套，价格比较昂贵这样一来制造成本迅速增加。二是识别的算法需要重新开发，在行业内这种做法是少见的，而且开发的周期时间相对较长，因为视觉传感器对于环境的要求相对来说要求较高，容易受光线、现场环境、货物的规则与不规则形状等因素的影响，稳定性有待欠缺。

尤其agv在带铲板的情况下将货物放置于货架时，由于其他一些因素可能引起的撞货或者撞货架，碰撞时无法及时停止，导致出现危险，目前现有的技术无法解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于agv放货工艺流程的保护系统，能够在agv在带铲板的情况下发生碰撞时及时停车，保证对货架以及货物本身得到有效的保护，将损失和安全隐患降到最低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于agv放货工艺流程的保护系统，包括在agv的驱动电路内部整合的电流数据采集单元，以及在agv的车载控制单元中设置的安全逻辑判断模块；所述电流数据采集单元，用于采集agv运行时电机的电流数据；所述安全逻辑判断模块，用于根据所述电流数据判断当前电机的电流是否超出预设的安全范围，若是，则触发agv制动停车。

上述基于agv放货工艺流程的保护系统，所述电流数据采集单元采集的电流数据上传至所述agv的驱动单元，所述驱动单元，用于将所述电流数据传输至所述车载控制单元，所述车载控制单元中还设置有通讯机制建立与保护模块，所述通讯机制建立与保护模块，用于保护驱动单元和车载控制单元之间的通讯。

上述基于agv放货工艺流程的保护系统，所述车载控制单元中还设置有数据解析模块，所述数据解析模块，用于对驱动单元传输的电流数据进行解析得到实际的电流数据。

上述基于agv放货工艺流程的保护系统，所述车载控制单元中还设置有数据平滑处理模块，所述数据平滑处理模块，用于使用平滑滤波算法对解析后的电流数据进行处理。

上述基于agv放货工艺流程的保护系统，所述安全逻辑判断模块，用于根据经过平滑滤波算法处理后的电流数据判断当前电机的电流是否超出预设的安全范围。

上述基于agv放货工艺流程的保护系统，所述车载控制单元中还设置有制动指令下发模块，所述制动指令下发模块，用于在所述安全逻辑判断模块判断当前电机的电流超出预设的安全范围下发停车指令至驱动单元；所述驱动单元在接收到停车指令后控制agv制动停车。

上述基于agv放货工艺流程的保护系统，所述安全逻辑判断模块判断当前电机的电流超出预设的安全范围时，是指在电机启动平稳运行后，当电流的瞬时变化率ΔA/Δt大于设定阈值时，认为电流超出预设的安全范围。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明相比现有技术的优点在于无需在车身外围额外增加机械装置和一些高昂的传感器，且现场环境复杂，容易对电流数据采集单元造成一些损害，且避免了复杂的传感器算法。检测电流采集装置的传感器直接整合到驱动单元的内部，价格较低，实现起来容易，甚至有的厂家在出厂的时候已经将该功能整合到驱动单元内部，只需要进行通讯协议上的对接，可直接获取到执行机构的电流数据，大大降低了制造成本，且稳定性相比于上述提到的方法更安全可靠。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的系统结构图。

图2为液压电机电流曲线分析图。

图3a为行走电机电流曲线图。

图3b为图3a中速度曲线平滑处理后的曲线图。

图4为计算机程序模块工作流程简图。

图5为人工操作工作示意图。

图6为agv任务系统框架示意图。

具体实施方式

如图1和图4所示，一种基于agv(Automated Guided Vehicle自动导引车)放货工艺流程的保护系统，包括在agv的驱动电路内部整合的电流数据采集单元，在agv的车载控制单元中设置的通讯机制建立与保护模块、数据解析模块、数据平滑处理模块、安全逻辑判断模块和制动指令下发模块。

所述电流数据采集单元，用于采集agv运行时电机的电流数据；此处电机包括但不限于液压电机和行走电机；采集到的电流数据，通过总线的方式实时传输至驱动单元，驱动单元将电流数据发送至车载控制单元；

所述通讯机制建立与保护模块，用于保护驱动单元和车载控制单元之间的通讯；车载控制单元与驱动单元建立正常的通讯，以获取实时的电流的数据提供给车载算法做算法判断。为防止其他因素引起的通讯异常加入通讯异常保护机制，及时的触发停车制动，并进行声光警示。

所述数据解析模块，用于对驱动单元传输的电流数据进行解析得到实际的电流数据；具体地，因为在现在的工业网络传输中，数据传输均已字节流的方式进行传输，因而需要对不同ID的数据报文进行筛选过滤，将不同的字节进行组合拼接得到实际的电流以及其他的数据。

所述数据平滑处理模块，用于使用平滑滤波算法对解析后的电流数据进行处理；由于单位时间内获取到的电流数据较多，因而需要对电流数据进行平滑处理，避免出现一些异常跳变的数据，经过平滑滤波算法处理后的数据可以用来后续的运算处理。

所述安全逻辑判断模块，用于根据经过平滑滤波算法处理后的电流数据判断当前电机的电流是否超出预设的安全范围；具体实际中，在货叉带铲板进入货架的同时，结合调度的指令类型以及车身的姿态，开启安全避障的算法机制，即开启实时监测电流的状态变化和趋势。算法机制监测到电流突变、超出预设的范围内即认为前端碰到障碍物触发停车机制并报警警示。

所述制动指令下发模块，用于在所述安全逻辑判断模块判断当前电机的电流超出预设的安全范围下发停车指令至驱动单元；实际实施时，一旦符合电流保护算法的逻辑判断的条件，停车指令具有最高的优先权，立即触发车载控制单元向驱动单元下发停车指令，以此达到保护目的。

本实施例中，所述安全逻辑判断模块判断当前电机的电流超出预设的安全范围时，是指在电机启动平稳运行后，当电流的瞬时变化率ΔA/Δt大于设定阈值时，认为电流超出预设的安全范围。

如图2所示，表示的是真实的进行测试验证记录到的数据，横坐标表示的是采样次数，纵坐标表示从总线上获取得到未经过处理的电流原始值(A＝byte_L+byte_H*256)。由曲线上可以看出，在电机刚启动的短暂时间内，电流变化是急剧增加然后趋于平缓，符合电机的启动特性，因而1～3点是电机正常的启动特性导致的曲线变化。4点附近监测到电流增加，4～5点Δt时间内，明显检测到电流在增加，且变化率ΔA/Δt的明显大于3～4段。从瞬时值以及变化率方向考虑判断，前方存在障碍物导致电流的曲线变化，满足可以触发保护停车制动的条件。

如图3a和图3b所示，横坐标表示的是采样次数，纵坐标表示从总线上获取得到未经过处理的电流、反馈速度以及速度给定的原始值。曲线分析如下：

从动量守恒角度出发，在撞货的瞬间，会有速度的极小时间突变，加速度比较大，结合给定速度来看，1和3点是电机正常启动时刻的曲线变化。

2点电流急剧增大，是车辆本身由于响应制动需要产生的制动电流，其产生来源于速度控制指令，即图中所示的5点。

在4点，在给定速度保持不变(图中6～7区间段)的情况下，反馈速度突然减小，加速度较大，电机电流急剧上升，结合速度的反馈以及对电流的计算可判断此点发生碰撞，满足停车制动的条件。

综上述情况，agv在实际运行的过程中，驱动单元内部整合了带有AD的采集单元，可获取到驱动电机的实时电流数据和以及其他的数据，经过运算处理，通过总线的方式将数据发送至车载控制单元，车载单元利用该数据进行算法处理，结合相关的数据数据和条件，在放货的过程中实时判断是否有异常，满足条件时可立马下发制动停车指令，从而做到有效的安全保护。

需要说明的是，agv主要包括车载控制单元、驱动单元和执行机构；

车载控制单元：agv系统控制的核心部分。车载控制器集成通讯，检测、控制、无线以及所需算法的功能块于一体的功能。负责接收来自上层服务端的数据以及下发数据至车体本身的硬件驱动。

驱动单元：agv本身的驱动电路，主要包含行走、转向以及液压部分，与车载控制单元进行双向数据传输，只接收或发送车载控制单元以及驱动系单元两者之间约定好格式的数据，防止出现干扰。

执行机构：行走转向电机、液压装置进行相应的智能搬运动作。

本实施例中，通过将所述电流数据采集单元整合在驱动电路部分，在agv实时的运行过程中，分别监测行走电机以及液压电机的实时电流，通过总线的方式将数据上传至车载控制单元，车载控制单元将收到的数据进行运算处理，最后得到agv在实际运行过程中的动态电流。包含液压以及行走的驱动电机电流。

如图5和图6所示，本发明运行时：

步骤1、人工在物流管理计算机上建立任务，通过调度系统分配agv的路径、指令任务等信息到车载单元。

步骤2、车载系统根据调度系统分配的信息执行调用不同的指令功能块，例如直行、取放货等任务。

步骤3、Agv开始执行相应的动作，在进行放货时，开始往货架内放置栈板时，结合车身姿态、液压电机和行走电机的动作，此时电流数据采集单元实时获取电机的电流信息通过总线的方式实时传至驱动单元，驱动单元将电流的数据发送至车载控制单元。同时开启安全保护判断机制。

步骤4、当电流超出预设的安全范围内时，此时会判断放货途中栈板前方有障碍物，此时车载控制单元应立即下发指令告知驱动单元立即抱闸停车，报警提示人工干预，以此来达到保护自身以及货物的安全。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于agv放货工艺流程的保护系统，其特征在于：包括在agv的驱动电路内部整合的电流数据采集单元，以及在agv的车载控制单元中设置的安全逻辑判断模块；所述电流数据采集单元，用于采集agv运行时电机的电流数据；所述安全逻辑判断模块，用于根据所述电流数据判断当前电机的电流是否超出预设的安全范围，若是，则触发agv制动停车。

2.按照权利要求1所述的一种基于agv放货工艺流程的保护系统，其特征在于：所述电流数据采集单元采集的电流数据上传至所述agv的驱动单元，所述驱动单元，用于将所述电流数据传输至所述车载控制单元，所述车载控制单元中还设置有通讯机制建立与保护模块，所述通讯机制建立与保护模块，用于保护驱动单元和车载控制单元之间的通讯。

3.按照权利要求2所述的一种基于agv放货工艺流程的保护系统，其特征在于：所述车载控制单元中还设置有数据解析模块，所述数据解析模块，用于对驱动单元传输的电流数据进行解析得到实际的电流数据。

4.按照权利要求3所述的一种基于agv放货工艺流程的保护系统，其特征在于：所述车载控制单元中还设置有数据平滑处理模块，所述数据平滑处理模块，用于使用平滑滤波算法对解析后的电流数据进行处理。

5.按照权利要求4所述的一种基于agv放货工艺流程的保护系统，其特征在于：所述安全逻辑判断模块，用于根据经过平滑滤波算法处理后的电流数据判断当前电机的电流是否超出预设的安全范围。

6.按照权利要求5所述的一种基于agv放货工艺流程的保护系统，其特征在于：所述车载控制单元中还设置有制动指令下发模块，所述制动指令下发模块，用于在所述安全逻辑判断模块判断当前电机的电流超出预设的安全范围下发停车指令至驱动单元；所述驱动单元在接收到停车指令后控制agv制动停车。

7.按照权利要求1—6中任一权利要求所述的一种基于agv放货工艺流程的保护系统，其特征在于：所述安全逻辑判断模块判断当前电机的电流超出预设的安全范围时，是指在电机启动平稳运行后，当电流的瞬时变化率ΔA/Δt大于设定阈值时，认为电流超出预设的安全范围。

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