CN114919447B - 一种agv的充电系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种AGV的充电系统及控制方法，包括以下步骤：S1：AGV没有运输任务处于待命状态时或者电压低于阀值时,AGV向调度中心发送充电请求以及AGV当前位置；S2：调度中心接受到所述充电请求后向AGV和充电桩发出充电指令；S3：充电桩接收到充电指令后反馈当前状态，判断是否有空闲充电工位，若是，则进入步骤S4；若否，则判断AGV当前位置预设距离范围内是否具有空闲的充电桩，若有，则向调度中心发送充电指令，然后进入步骤S4，若没有，则进入步骤S1；S4：调度中心确定AGV到达充电桩的最优路径，AGV根据所述充电指令在导航模块的导引下进入充电工位充电；本发明实现AGV保持充足的电量，以及采用自动充电的方式，提高了AGV的自动化水平和工作效率。

Description

一种AGV的充电系统及控制方法
技术领域
本发明属于智能化控制技术领域，尤其是涉及一种AGV的充电系统及控制方法。
背景技术
随着工业自动化程度的提升，越来越多的AGV运输车取代了现有的以手动驾驶的运输车，作为离散型物流系统的媒介。其作为调节和联系离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段，在自动化立体仓库、自动搬运装卸产线得到广泛的应用。
AGV运输车主要以动力电池作为起动力源，为保证其作业的连续化、延长电池的使用寿命、防止过多的人为介入干扰原有的自动化系统，其智能充电技术得到越来越多研究人员的关注。
现有技术如中国专利申请号201711029785.5，公告日为2020.10.23的专利文献。其公开了一种工业AGV智能充电系统。其包括工控机、AGV控制器充电装置和智能充电桩，AGV控制器充电装置包括AGV主控制器和AGV从控制器，智能充电桩包括充电机、充电桩控制器和受电装置。本发明通过对工控机、AGV控制器充电装置和智能充电桩进行智能化设计，实现了从工控机决策调度到AGV充电任务执行都无人为介入，并且系统的故障、异常处理机制能保证整个过程的安全执行；通过实际使用，其功能完善、过程可靠，能在很大程度上提升工作效率，减少因电量不足而导致的系统被迫停止，同时也延长了电池的使用寿命，其调度器充电系统推理机会根据系统设定的工位用料速度判断接下来多长时间段内系统有多工位会处于需要加料的状态，以及AGV运输车当前所处位置到达充电工位开始充电所需要时间、系统设定最短充电时间、AGV剩余电量等信息进行推理决策已确定是否需要指派充电任务，而对于若当前充电桩都处于充电状态，其需要等待有空余充电桩之后才能进行充电，从而导致AGV无法及时得到充电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种AGV的充电系统及控制方法，利用本发明的方案，实现AGV有效合理的自动充电，实现及时可靠地AGV保持充足的电量，以及采用自动充电的方式，提高了AGV的自动化水平和工作效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种AGV的充电系统控制方法，包括以下步骤：
S1：当AGV没有运输任务处于待命状态时或者电压低于阀值时,AGV向调度中心发送充电请求以及AGV当前位置；
S2：调度中心接受到所述充电请求后向AGV和充电桩发出充电指令；
S3：充电桩接收到充电指令后反馈当前状态，判断是否有空闲充电工位，若是，则进入步骤S4；若否，则判断AGV当前位置预设距离范围内是否具有空闲的充电桩，若有，则向调度中心发送充电指令，然后进入步骤S4，若没有，则进入步骤S1；
S4：调度中心确定AGV到达充电桩的最优路径，AGV根据所述充电指令在导航模块的导引下进入充电工位充电；
S5：AGV在充电过程中接到运输任务时判断此时电量是否低于阀值，若否，则进入步骤S6；若是，则继续充电；AGV在待命状态中接到运输任务时判断此时电量是否低于阀值，若否，则进入步骤S6，若是，则重复步骤S1；
S6：AGV脱离充电工位并执行运输任务。
上述方法，在AGV没有运输任务处于待命状态时或者需要充电时首先向调度中心发送充电请求，然后调度中心规划一条从AGV当前位置到充电桩的最优路径，AGV按最优路径行进至充电桩附近，完成AGV的自动充电，AGV在充电过程中和待命过程中接到运输任务则需要判断电量是否低于最少阀值，如果电量足够则中断充电响应运输任务，否则继续充电。解决了当前AGV需要进行人工充电的问题和缺点，减少了人力投入，而且使AGV长时间保持充足的电量，提高了工作效率，并且当没有空闲充电桩时，进一步判断AGV当前位置预设距离范围内没有空闲充电桩，若有发送充电指令，按照就近范围内对AGV进行充电，然后确保AGV能及时进行充电。
进一步的，步骤S4还包括：
S41：判断AGV是否到达充电工位，若是，则调度中心向充电桩发出伸出推杆指令并监听充电桩状态，充电桩伸出推杆；若否，则重复S41；
S42：调度中心向充电桩发送伸出指令并监听充电桩状态；
S43：充电桩伸出推杆并向调度中心反馈实时状态；
S44：AGV与充电桩推杆进行近程对接充电并进行充电计时。
以上设置，通过调度中心控制充电桩伸出推杆进行充电，能实现调度中心自动控制进行充电。
进一步的，步骤S6还包括：
S61：当AGV达到充电时间或者响应运输任务时，调度中心向充电桩发送收回推杆指令，并监听充电桩状态；
S62：充电桩收回推杆，中止充电；
以上设置，通过调度中心控制充电桩收回推杆进行充电，能实现调度中心自动控制进行充电。
进一步的，步骤S1中AGV向调度中心发送AGV当前电量信息，步骤S3中“若没有”步骤之后还包括，确定AGV当前位置的预设距离范围内正在充电的AGV当前电量信息，若待充电AGV当前电量信息小于正在充电的AGV当前电量信息，则将正在充电的AGV中一个停止充电，将待充电AGV进行充电，若待充电AGV当前电量信息大于正在充电的AGV的当前电量信息，则进入步骤S1，以上设置，在AGV当前位置没有充电工位时，判断正在充电AGV剩余电量，并将剩余电量大于待充电AGV剩余电量时，用该正在充电AGV停止充电对待充电AGV进行充电，确保待充电AGV能更加及时进行充电。
本发明还提供一种AGV的充电系统，包括AGV、调度中心以及充电桩，所述AGV包括：
导航模块，用于将AGV导引至充电工位；
检测模块，用于检测AGV是否处于待命状态，以及AGV当前位置；
充电控制模块，用于检测所述AGV电池组的电压并确定电池组的当前状态，当电压低于设定的阈值时向调度中心发出充电请求；当电池完成充电后，发出充电完成信号；
所述调度中心用于分配充电桩中空闲的充电工位给所述AGV；还用于确定AGV到达充电桩的最优路径，
所述充电桩用于接收到调度中心发送的充电指令后反馈当前状态，并判断是否有空闲充电工位，以及判断AGV当前位置预设距离范围内有空闲的充电桩时，向调度中心发送充电指令，及对AGV进行充电。
以上系统，在AGV没有运输任务处于待命状态时或者需要充电时首先向调度中心发送充电请求，然后调度中心规划一条从AGV当前位置到充电桩的最优路径，AGV按最优路径行进至充电桩附近，完成AGV的自动充电，AGV在充电过程中和待命过程中接到运输任务则需要判断电量是否低于最少阀值，如果电量足够则中断充电响应运输任务，否则继续充电。解决了当前AGV需要进行人工充电的问题和缺点，减少了人力投入，而且使AGV长时间保持充足的电量，提高了工作效率，并且当没有空闲充电桩时，进一步判断AGV当前位置预设距离范围内没有空闲充电桩，若有发送充电指令，按照就近范围内对AGV进行充电，然后确保AGV能及时进行充电。
进一步的，所述调度中心还用于判断AGV是否到达充电工位，若是，则向充电桩发出伸出推杆指令并监听充电桩状态；当AGV达到充电时间或者响应运输任务时，向充电桩发送收回推杆指令，并监听充电桩状态；
充电桩还用于在收到调度中心发送的伸出或收回推杆指令时控制伸出或收回推杆并向调度中心反馈实时状态。
以上设置，通过调度中心控制充电桩伸出或收回推杆进行充电，控制可靠性好。
进一步的，所述检测模块包括地面导引线检测器和RFID阅读器；所述地面导引线检测器用于检测地面导引线并确定充电桩的中心线；所述RFID阅读器用于读取所述RFID标签并确定充电桩的位置。以上设置，通过对地面导引线和RFID进行识别方便确定充电工位的位置。
进一步的，还包括辅助设备，用于当进行近程对接时，将所述AGV沿着预设的地面导引线引入充电桩的地面，以上设置，方便AGV进入到充电桩附近。
进一步地，辅助设备还包括地面导引线和RFID标签；所述地面导引线分段铺设于所述AGV行驶的路面上，位于充电桩附近的相邻两段地面导引线之间的距离大于AGV车身的宽度；所述RFID标签铺设于所述地面导引线的两端，以上设置，方便AGV通过地面导引线进入到充电桩进行充电，且地面导引线的间距设置使得AGV能顺利进入到充电桩附近。
进一步地，所述检测模块还用于发送AGV当前电量信息，所述调度中心还用于
当判断AGV当前位置预设距离范围内没有具有空闲的充电桩时确定AGV当前位置的预设距离范围内正在充电的AGV当前电量信息，若待充电AGV当前电量信息小于正在充电的AGV当前电量信息，则将正在充电的AGV中一个停止充电，将待充电AGV进行充电，若待充电AGV当前电量信息大于正在充电的AGV的当前电量信息，则向调度中心发送充电请求，
以上设置，在AGV当前位置没有充电工位时，判断正在充电AGV剩余电量，并将剩余电量大于待充电AGV剩余电量时，用该正在充电AGV停止充电对待充电AGV进行充电，确保待充电AGV能更加及时进行充电。
附图说明
图1为本发明的充电系统控制方法的流程框图。
图2为本发明AGV与充电桩对接的流程框图。
图3为本发明实施例提供的AGV充电系统的模块结构示意图。
图4为本发明实施例提供的充电桩的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的AGV上的充电接口的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1-图5所示，一种AGV的充电系统控制方法，包括以下步骤：
S1：当AGV没有运输任务处于待命状态时或者电压低于阀值时,AGV向调度中心发送充电请求以及AGV当前位置；本实施例中AGV当前位置通过AGV的导航模块的定位信息确定；
S2：调度中心接受到所述充电请求后向AGV和充电桩发出充电指令；
S3：充电桩接收到充电指令后反馈当前状态，判断是否有空闲充电工位，若是，则进入步骤S4；若否，则判断AGV当前位置预设距离范围内是否具有空闲的充电桩，若有，则向调度中心发送充电指令，然后进入步骤S4，若没有，则进入步骤S1；本实施例中预设距离范围为100米；
S4：调度中心确定AGV到达充电桩的最优路径，AGV根据所述充电指令在导航模块的导引下进入充电工位充电；本实施例中，最优路径确定方法包括：通过RFID阅读器读取RFID标签，然后通过地面导引线以及RFID标签确定RFID标签之间最短的地面导引线为最优路径。
S5：AGV在充电过程中接到运输任务时判断此时电量是否低于阀值，若否，则进入步骤S6；若是，则继续充电；AGV在待命状态中接到运输任务时判断此时电量是否低于阀值，若否，则进入步骤S6，若是，则重复步骤S1；本实施例中阈值为系统预设的，比如10V；
S6：AGV脱离充电工位并执行运输任务。
上述方法，在AGV没有运输任务处于待命状态时或者需要充电时首先向调度中心发送充电请求，然后调度中心规划一条从AGV当前位置到充电桩的最优路径，AGV按最优路径行进至充电桩附近，完成AGV的自动充电，AGV在充电过程中和待命过程中接到运输任务则需要判断电量是否低于最少阀值，如果电量足够则中断充电响应运输任务，否则继续充电。解决了当前AGV需要进行人工充电的问题和缺点，减少了人力投入，而且使AGV长时间保持充足的电量，提高了工作效率，并且当没有空闲充电桩时，进一步判断AGV当前位置预设距离范围内没有空闲充电桩，若有发送充电指令，按照就近范围内对AGV进行充电，然后确保AGV能及时进行充电。
进一步的，步骤S4还包括：
S41：判断AGV是否到达充电工位，若是，则调度中心向充电桩发出伸出推杆指令并监听充电桩状态，充电桩伸出推杆；若否，则重复S41；
S42：调度中心向充电桩发送伸出指令并监听充电桩状态；
S43：充电桩伸出推杆并向调度中心反馈实时状态；
S44：AGV与充电桩推杆进行近程对接充电并进行充电计时。
以上设置，通过调度中心控制充电桩伸出推杆进行充电，能实现调度中心自动控制进行充电。
进一步的，步骤S6还包括：
S61：当AGV达到充电时间或者响应运输任务时，调度中心向充电桩发送收回推杆指令，并监听充电桩状态；
S62：充电桩收回推杆，中止充电；
以上设置，通过调度中心控制充电桩收回推杆进行充电，能实现调度中心自动控制进行充电。
进一步的，步骤S1中AGV向调度中心发送AGV当前电量信息，步骤S3中“若没有”步骤之后还包括，确定AGV当前位置的预设距离范围内正在充电的AGV当前电量信息，若待充电AGV当前电量信息小于正在充电的AGV当前电量信息，则将正在充电的AGV中一个停止充电，将待充电AGV进行充电，若正在充电的AGV中具有多个正在充电的AGV的当前电量信息大于待充电AGV的当前电量信息，则停止多个正在充电的AGV中当前电量信息最大的一个，若待充电AGV当前电量信息大于正在充电的AGV的当前电量信息，则进入步骤S1，以上设置，在AGV当前位置没有充电工位时，判断正在充电AGV剩余电量，并将剩余电量大于待充电AGV剩余电量时，用该正在充电AGV停止充电对待充电AGV进行充电，确保待充电AGV能更加及时进行充电。本实施例中，充电桩具有3个正在充电AGV，待充电AGV的当前电量为9V，而正在充电AGV的剩余电量为11V、8V和12V，则将剩余电量为12V的正在充电AGV停止充电。
本发明还提供一种AGV的充电系统，包括充电桩1、AGV2、辅助设备3和调度中心4，采用一种AGV2的充电系统控制方法为所述AGV2充电。
所述AGV2包括：
导航模块21，用于将AGV2导引至充电工位；
检测模块23，用于将所述AGV2分配到当前空闲充电工位对接的地面；
充电控制模块22，用于检测所述AGV2电池组的电压并确定电池组的当前状态，当电压低于设定的阈值时向调度中心发出充电请求；当电池完成充电后，发出充电完成信号；
所述调度中心4用于分配充电桩1空闲的充电工位给所述AGV；还用于确定AGV到达充电桩的最优路径；
所述充电桩1包括用于接收到调度中心发送的充电指令后反馈当前状态，并判断是否有空闲充电工位，以及判断AGV当前位置预设距离范围内有空闲的充电桩时，向调度中心发送充电指令，及对AGV进行充电。
所述调度中心4还用于判断AGV2是否到达充电工位，若是，则向充电桩发出伸出推杆指令并监听充电桩状态；当AGV达到充电时间或者响应运输任务时，向充电桩发送收回推杆指令，并监听充电桩状态；
充电桩1还用于在收到调度中心4发送的伸出或收回推杆指令时控制伸出或收回推杆10并向调度中心反馈实时状态。
辅助设备3，所述辅助设备3用于当进行近程对接时，将所述AGV2沿着预设的地面导引线401引入充电桩的地面；
所述检测模块23包括地面导引线401检测器201和RFID阅读器202；所述地面导引线401检测器201用于检测地面导引线401并确定充电桩的中心线；所述RFID阅读器202用于读取所述RFID标签402并确定充电桩的位置。
所述辅助设备3包括地面导引线401和RFID标签402；所述地面导引线401分段铺设于所述AGV2行驶的路面上，位于充电桩附近的相邻两段地面导引线之间的距离大于AGV车身的宽度；所述RFID标签402铺设于所述地面导引线401的两端。
以上设置，辅助设备3作用在于进行近程对接时，AGV2沿着铺设好的地面导引线401进入充电站，调度中心4将当前空闲的充电工位号发送给AGV2，AGV2通过RFID阅读器202读取RFID标签402确定当前空闲的充电工位的座号，然后沿着地面导引线401前行至充电工位上方与充电接口对接完成自动充电。
所述导航模块21的导航方式包括红外导航、激光导航、超声导航、视觉导航和地面导引线导航，地面导引线导航的导航原理是通过地面导引线201读取地面导引线401，通过RFID阅读器读取RFID标签，然后通过地面导引线以及RFID标签确定RFID标签之间最短的地面导引线为最优导航路径。
红外导航是在AGV2的工作环境中布置红外线发射器，AGV2车载红外接收器，通过车载接收器接收到的红外线进行导航；激光导航是在AGV2的工作环境中事先布置反射板，利用反射激光进行定位和导航；超声导航是通过超声换能器发射超声波，在空气中传播至被测物，经反射后由超声换能器接收发射回波信号，通过渡越时间和超声波在介质中的传播速度确定被测物体与超声换能器的距离，完成障碍物及其位置的确定，实现导航；视觉导航是在AGV2上安装车载摄像机，通过对车载摄像机采集的图像进行图像识别进行的导航方式；地面导引线401导航方式是在地面上铺设磁导引线作为AGV2的行进路线，AGV2有机载导引线检测器，在行进过程中检测磁导引线循线行进；
如图5所示，所述AGV2包括充电插口24，所述充电插口24位于所述AGV2的后侧，用于与充电桩1的推杆10对接。
本发明AGV2在低电量和无运输任务时自动向调度中心4申请自动充电请求，实现AGV2保持充足的电量，避免在运输过程中电量不足，自动的充电过程节省人力，提高整体运输效率。

Claims (9)

1.一种AGV的充电系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：当AGV没有运输任务处于待命状态时或者电压低于阀值时,AGV向调度中心发送充电请求以及AGV当前位置；
S2：调度中心接受到所述充电请求后向AGV和充电桩发出充电指令；
S3：充电桩接收到充电指令后反馈当前状态，判断是否有空闲充电工位，若是，则进入步骤S4；若否，则判断AGV当前位置预设距离范围内是否具有空闲的充电桩，若有，则向调度中心发送充电指令，然后进入步骤S4，若没有，确定AGV当前位置的预设距离范围内正在充电的AGV当前电量信息，若待充电AGV当前电量信息小于正在充电的AGV当前电量信息，则将正在充电的AGV中一个停止充电，将待充电AGV进行充电；若正在充电的AGV中具有多个正在充电的AGV的当前电量信息大于待充电AGV的当前电量信息，则停止多个正在充电的AGV中当前电量信息最大的一个；若待充电AGV当前电量信息大于正在充电的AGV的当前电量信息，则进入步骤S1；
S4：调度中心确定AGV到达充电桩的最优路径，AGV根据所述充电指令在导航模块的导引下进入充电工位充电；
S5：AGV在充电过程中接到运输任务时判断此时电量是否低于阀值，若否，则进入步骤S6；若是，则继续充电；AGV在待命状态中接到运输任务时判断此时电量是否低于阀值，若否，则进入步骤S6，若是，则重复步骤S1；
S6：AGV脱离充电工位并执行运输任务。
2.根据权利要求1所述的一种AGV的充电系统控制方法，其特征在于：步骤S4还包括：
S41：判断AGV是否到达充电工位，若是，则调度中心向充电桩发出伸出推杆指令并监听充电桩状态，充电桩伸出推杆；若否，则重复S41；
S42：调度中心向充电桩发送伸出指令并监听充电桩状态；
S43：充电桩伸出推杆并向调度中心反馈实时状态；
S44：AGV与充电桩推杆进行近程对接充电并进行充电计时。
3.根据权利要求2所述的一种AGV的充电系统控制方法，其特征在于：步骤S6还包括：
S61：当AGV达到充电时间或者响应运输任务时，调度中心向充电桩发送收回推杆指令，并监听充电桩状态；
S62：充电桩收回推杆，中止充电。
4.一种实现权利要求1-3任一项所述的AGV的充电系统控制方法的AGV的充电系统，包括AGV、调度中心以及充电桩，其特征在于：
所述AGV包括：
导航模块，用于将AGV导引至充电工位；
检测模块，用于检测AGV是否处于待命状态，以及AGV当前位置；
充电控制模块，用于检测所述AGV电池组的电压并确定电池组的当前状态，当电压低于设定的阈值时向调度中心发出充电请求；当电池完成充电后，发出充电完成信号；
所述调度中心用于分配充电桩中空闲的充电工位给所述AGV；还用于确定AGV到达充电桩的最优路径，
所述充电桩用于接收到调度中心发送的充电指令后反馈当前状态，并判断是否有空闲充电工位，以及判断AGV当前位置预设距离范围内有空闲的充电桩时，向调度中心发送充电指令，及对AGV进行充电。
5.根据权利要求4所述的一种AGV的充电系统，其特征在于：
所述调度中心还用于判断AGV是否到达充电工位，若是，则向充电桩发出伸出推杆指令并监听充电桩状态；当AGV达到充电时间或者响应运输任务时，向充电桩发送收回推杆指令，并监听充电桩状态；
充电桩还用于在收到调度中心发送的伸出或收回推杆指令时控制伸出或收回推杆并向调度中心反馈实时状态。
6.根据权利要求4所述的一种AGV的充电系统，其特征在于：所述检测模块包括地面导引线检测器和RFID阅读器；所述地面导引线检测器用于检测地面导引线并确定充电桩的中心线；所述RFID阅读器用于读取RFID标签并确定充电桩的位置。
7.根据权利要求5所述的一种AGV的充电系统，其特征在于：还包括辅助设备，用于当进行近程对接时，将所述AGV沿着预设的地面导引线引入充电桩的地面。
8. 根据权利要求7所述的一种AGV的充电系统，其特征在于：辅助设备还包括地面导引线和RFID标签；所述地面导引线分段铺设于所述AGV行驶的路面上，位于充电桩附近的相邻两段地面导引线之间的距离大于AGV车身的宽度；所述RFID标签铺设于所述地面导引线的两端。
9.根据权利要求4所述的一种AGV的充电系统，其特征在于：所述检测模块还用于发送AGV当前电量信息，所述调度中心还用于
当判断AGV当前位置预设距离范围内没有具有空闲的充电桩时确定AGV当前位置的预设距离范围内正在充电的AGV当前电量信息，若待充电AGV当前电量信息小于正在充电的AGV当前电量信息，则将正在充电的AGV中一个停止充电，将待充电AGV进行充电，若待充电AGV当前电量信息大于正在充电的AGV的当前电量信息，则向调度中心发送充电请求。
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