CN114967617B - 二叉树布局的吊挂agv控制系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二叉树布局的吊挂AGV控制系统，包括云服务器端、控制终端和数据录入终端。云服务器端用于构建吊挂轨道行驶路径地图，精确定位驱动小车的移动位置，协同优化形成最佳移动路径方案，实现多个驱动小车集中管控与调度行驶；控制终端置于驱动小车上随其同步移动，连接云服务器端用于从云服务器端下载行驶路径信息并在吊挂轨道上控制驱动小车自由行驶，同时向云服务器端上传行驶数据；数据录入终端用于向云服务器端上传录入吊挂轨道几何结构尺寸信息。本发明实现了驱动小车在二叉树布局的吊挂轨道上高效自主移动作业任务。
Description
技术领域
本发明属于智能农业装备领域，涉及一种二叉树布局的吊挂AGV控制系统与方法，为二叉树布局的吊挂AGV系统提供控制方法与手段。
技术背景
现代农业生产对物流自动化的要求越来越高，当前温室大棚和山地丘陵地区依然采用传统地面运输或轨道运输的方式开展物流作业。以日光温室为例，通常在大棚靠墙预留一条过道用于果蔬采摘运输，但种植区行间路面未硬化，尤其是灌溉后行间泥泞路面松软，地面运输车难以正常通行；同时，设施框架结构和植株藤蔓对无线定位信号的屏蔽衰减作用，影响运输车导航定位精度。另一方面，我国有7亿亩丘陵山区农田，一般农机难以到达，一直是提升农业机械化率的短板和卡点，山地丘陵道路崎岖、坡度大、地势复杂。这些地区的农机作业都存在地面情况复杂、通过性差、运输成本高、效率低等问题，难以满足现代农业的自动化物流需求。
通过对现有技术的文献检索发现，专利申请号为201921271371.8中公开了农用运输车，运输车由电机驱动且具有拉伸和升降调节功能，提升了使用的方便性，由于温室大棚道路较窄且垄间没有固化，灌溉后运输车不能进入垄间作业，山地丘陵地区道路崎岖，也不适合该车运输。专利申请号为201811066602.1中公开了一种运输系统，设施框架结构和室内作物藤蔓植株屏蔽衰减了一些无线信号，对设施运输车导航作业精度造成很大干扰。专利申请号为202121732883.7中公开了一种可切换运输轨道的智能吊挂系统，通过切换连接轨道，实现主轴轨道换向功能，但是通过换向连接轨道人为将先前的主轴轨道分开，破坏了原有运输系统轨道结构，分开的主轴轨道处需要外加机构用于固定，对于钢丝绳等软轨道来说，人为从中间分开，节点需要安装额外的装置用于抵消钢丝绳的拉力，这无疑增加了布设难度且成本高，不利于在需要多节点换向的农业大场景中应用。
因此，针对现有设施温室和山地丘陵地区运输技术存在的问题，采用二叉树布局的吊挂轨道AGV系统，在不改变原有布设轨道的前提下，通过圆弧换向连接轨道可实现不同轨道间互通，可为不同路况下运输、巡检等作业提供一种全新移动手段。针对二叉树布局的吊挂轨道AGV系统，急需发明一种二叉树布局的吊挂轨道AGV控制系统与方法，实现驱动小车在二叉树布局的吊挂轨道上高效自主移动作业任务。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种二叉树布局的吊挂AGV控制系统与方法，利用二叉布局的吊挂轨道几何结构尺寸信息，构建吊挂轨道行驶路径地图，精确定位驱动小车的移动路径，通过云服务器端集中管控与调度，实现高效自主移动作业任务。
二叉树布局的吊挂AGV控制系统，包括云服务器端、控制终端和数据录入终端。所述的云服务器端用于构建吊挂轨道行驶路径地图，精确定位驱动小车的移动位置，协同优化形成最佳移动路径方案，实现多个驱动小车集中管控与调度行驶；所述的控制终端置于驱动小车上随其同步移动，连接云服务器端用于从云服务器端下载行驶路径信息并在吊挂轨道上控制驱动小车自由行驶，同时向云服务器端上传行驶数据；所述的数据录入终端用于向云服务器端上传录入吊挂轨道几何结构尺寸信息。
所述的云服务器端，包括吊挂轨道基础数据模型、驱动小车移动数据模块、数据处理决策模块和动作指令集发送模块。所述的吊挂轨道基础数据模块连接数据处理决策模块，用于存储吊挂轨道几何结构尺寸信息，并能够将几何尺寸信息传递给数据处理决策模块；所述的驱动小车移动数据模块连接数据处理决策模块，用于存储驱动小车当前的行驶里程和行驶速度，并能够将信息传递给数据处理决策模块；所述的数据处理决策模块连接吊挂轨道基础数据模块、驱动小车移动数据模块和动作指令集发送模块，用于利用吊挂轨道几何结构尺寸构建吊挂轨道行驶路径地图，并根据当前驱动小车的行驶里程、行驶速度和移动方案，经过算数运算和逻辑处理得出驱动小车在吊挂轨道行驶路径地图中的坐标，协同优化路径形成最佳行驶方案；所述的动作指令集发送模块连接数据决策处理模块，用于将数据处理模型形成的最佳行驶方案转化为控制终端能够识别的动作指令集。
所述的控制终端，包括理器模块、数据采集模块、传感器模块、输出驱动模块和动作执行模块。所述的处理器模块连接数据采集模块和输出驱动模块，用于解析从云服务器端下载的动作指令集并转化为数据驱动模块能够识别的数据，并向输出驱动模块发送控制指令，同时将从数据采集模块输出的数据按照固定格式打包处理并上传到云服务器端；所述的数据采集模块连接传感器模块和处理器模块，用于读取传感器数据，并将数据传递给处理器模块；所述的传感器模块连接数据采集模块，包括编码器和行程开关，编码器用于计量驱动小车的行驶里程和行驶速度，正向行驶时里程为正，反向行驶时里程为负，行程开关置于驱动小车上，在拐弯时触发用于标定行驶里程；所述的输出驱动模块连接处理器和动作执行模块，用于接收处理器发送的控制指令并驱动动作执行模块完成规定动作任务；所述的动作执行模块连接输出驱动模块，包括驱动电机和升降触碰电机，驱动电机用于控制小车前进、后退和停止，升降触碰电机用于改变吊挂轨道行驶路径，实现驱动小车在二叉路口直行与拐弯行驶。
所述的数据录入终端为手机或平板电脑，用于向云服务器端上传录入吊挂轨道几何结构尺寸信息数据，并可下载吊挂轨道行驶路径地图信息，显示控制终端在吊挂轨道中的行驶轨迹，也可与多个控制终端进行数据交互，实现控制驱动小车在轨道中行驶。
本发明二叉树布局的吊挂AGV控制系统的方法，包括如下过程：
①构建吊挂轨道行驶路径地图：以钢丝绳吊挂轨道为例，多条钢丝绳架设于空中形成交叉吊挂轨道，由于下面钢丝绳的阻碍作用，使得上面钢丝绳吊挂的驱动小车有效行驶路径被阻断，在钢丝绳交叉处通过圆弧换向连接轨道形成二叉树式行驶路径，圆弧换向连接轨道分为前端和后端，前端可升降，前端下降可搭在下面钢丝绳上，后端固定在上面钢丝绳上，实现钢丝绳间行驶路径互联。当前端升起时驱动小车可沿当前钢丝绳直行，当前端下降时搭在下面钢丝绳上使得下面钢丝绳前进行驶路径被阻断而迫使驱动小车拐弯通过圆弧换向连接轨道驶入上面钢丝绳。由于后端固定搭在上面钢丝绳上，使得接触点与上下钢丝绳交叉点方向的路径变为非行驶区域。圆弧换向连接轨道与上面钢丝绳的有效行驶区域可自由行驶。从圆弧换向连接轨道前端驶向后端的驱动小车可直接进入上面的钢丝绳的有效行驶区域，而从上面钢丝绳有效行驶区域后退行驶的驱动小车可直接由圆弧换向连接轨道后端驶入圆弧换向连接轨道，同时圆弧换向连接轨道前端下降搭在下面的钢丝绳上而使得驱动小车直接后退驶入下面的钢丝绳。为了便于论述钢丝绳构成的行驶路径，钢丝绳按照上下所处位置进行分等级命名，交叉相邻的钢丝绳等级高的位于上面，例如本级钢丝绳位于低一级钢丝绳上面、位于高一级钢丝绳下面，驱动小车能在钢丝绳上有效行驶路区域和圆弧换向连接轨道之间行使。
定义有效行驶路径地点坐标(A1-A2-···-Ak-2-Ak-1:L)，当i∈[1～k-2]，若Ai＝0，则Ai+1＝0。其中A1表示从第1级钢丝绳的初始位置(0-0-···-0-0:0)开始经过与第2级钢丝绳相交的交叉节点数，A2表示第2级(与第1级相交的第A1条)钢丝绳从与第1级钢丝绳相交的交叉节点位置开始经过与第3级钢丝绳相交的交叉节点数，依次类推，Ak-1表示从第k-1级(与第1级相交的第A1条、与第2级相交的第A2条、···、与第k-2级相交的第Ak-2条)钢丝绳从与第k-2级钢丝绳相交的交叉节点位置开始经过与第k级钢丝绳相交的交叉节点数，L为从圆弧换向连接轨道(目标位置点所处钢丝绳与低一级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道)前端到目标位置点之间的行驶距离。
L0(0,A1)为第1条(第1级)钢丝绳从初始位置到与第A1条(第2级)相交钢丝绳交叉节点之间的距离，L0(A1,∞)为第1条(第1级)钢丝绳从与第A1条(第2级)相交钢丝绳交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，为第2级(与第1级相交的第A1条)钢丝绳从与第1级钢丝绳相交的交叉节点到与第A2条(第3级)钢丝绳相交的交叉节点之间的距离，为第2级(与第1级相交的第A1条)钢丝绳从与第A2条(第3级)相交钢丝绳交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，/>为第3级(与第1级相交的第A1条、与第2级相交的第A2条)钢丝绳从与第2级钢丝绳相交的交叉节点到第A3条(第3级)钢丝绳相交的交叉节点之间的距离，/>为第3级(与第1级相交的第A1条、与第2级相交的第A2条)钢丝绳从与第A3条(第3级)钢丝绳相交的交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，依次类推，为第k-1级(与第1级相交的第A1条、与第2级相交的第A2条、···、与第k-3级相交的第Ak-3条、与第k-2级相交的第Ak-2条)钢丝绳从与第k-2级钢丝绳相交的交叉节点到与第Ak-1条(第k级)钢丝绳相交的交叉节点之间的距离，/>为第k-1级(与第1级相交的第A1条、与第2级相交的第A2条、···、与第k-3级相交的第Ak-3条、与第k-2级相交的第Ak-2条)钢丝绳从与第Ak-1条(第k级)钢丝绳相交的交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，/>为第k级(与第1级相交的第A1条、与第2级相交的第A2条、···、与第k-2级相交的第Ak-2条、与第k-1级相交的第Ak-1条)钢丝绳从与第k-1级钢丝绳相交的交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离；/>和/>为从第1条(第1级)钢丝绳第A1个圆弧换向连接轨道的周长和弧度，/>和/>为从第2级(与第1级相交的第A1条)钢丝绳第A2个圆弧换向连接轨道的周长和弧度，依次类推，/>和/>为从第k-1级(与第1级相交的第A1条、与第2级相交的第A2条、···、与第k-2级相交的Ak-2)钢丝绳第Ak-1个圆弧换向连接轨道的周长和弧度。
②驱动小车由初始位置(0-0-···-0-0:0)到达目标位置(A1-A2···-Ak-2-Ak-1:L)：
定义驱动小车从初始位置开始行驶里程为S，正向行驶里程为正，反向行驶里程为负，在轨道地图相同位置点行驶里程S相同，当由二叉路口刚驶入圆弧换向连接轨道前端时触碰行程开关对当前行驶里程S根据吊挂轨道几何结构尺寸进行数据标定以提高精度，并记录瞬时里程值。
由初始位置沿当前(第1级)钢丝绳巡线前进行驶，若A1＝0时，经过L后到达目的地，此时L≤L0(0,A1)+L0(A1,∞)，若A1>0时，沿当前(第1级)钢丝绳前进行驶，当驶过(A1-1)个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行计划拐弯驶入第2级钢丝绳，行驶过程中的坐标(0-0-···-0-0:S)；
若A2＝0，则刚驶入圆弧换向连接轨道前端记录瞬时里程值S1离开第1级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶L/>到达目的地点，若A2>0，经过圆弧换向连接轨道后沿第2级钢丝绳巡线前进行驶，当驶过(A2-1)个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行并计划拐弯驶入第3级钢丝绳，行驶过程中的坐标(A1-0-···-0-0:S-S1)；
若A3＝0，则刚驶入圆弧换向连接轨道前端记录瞬时里程值S2 离开第2级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶L/>到达目的地点，若A3>0，经过圆弧换向连接轨道后沿第3级钢丝绳巡线前进行驶，当驶过(A3-1)个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行并计划拐弯驶入第4级钢丝绳，行驶过程中的坐标(A1-A2-···-0-0:S-S2)；
依次类推，若Ak-2＝0，则刚驶入圆弧换向连接轨道前端(记录瞬时里程值Sk-3，)，离开第k-3级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶L到达目的地点，若Ak-2>0，沿第k-2级钢丝绳巡线前进行驶，当驶过(Ak-2-1)个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行并计划拐弯驶入第k-1级钢丝绳，行驶过程中坐标(A1-A2-···Ak-3-0-0:S-S3)；
若Ak-1＝0，则刚驶入圆弧换向连接轨道前端(记录瞬时里程值Sk-2，)离开第k-2级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶L到达目的地点，若Ak-1>0，沿第k-2级钢丝绳巡线前进行驶，当驶过(Ak-1-1)个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行并计划拐弯驶入第k级钢丝绳，行驶过程中坐标(A1-A2-···Ak-2-0:S-Sk-2)；
继续行驶刚驶入圆弧换向连接轨道前端(记录瞬时
里程值Sk-1，)，离开第k-1级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶L/>到达目的地点(A1-A2-……-Ak-1-Ak-2:L)，行驶过程中驱动小车坐标(A1-A2-···Ak-2-Ak-1:S-Sk-1)。
③驱动小车由目标位置(A1-A2-···-Ak-2-Ak-1:L)返回初始位置(0-0-···-0-0:0)：
由目标位置沿当前(第k级)钢丝绳巡线后退行驶，S数值逐渐减小，
当时，位于第k级钢丝绳上，/>时，位于当前(第k级)钢丝绳与第k-1级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-A2-···-Ak-2-Ak-1:S-Sk-1)
当时，位于第k-1级钢丝绳上，/>时，位于当前(第k-1级)钢丝绳与第k-2级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-A2-···-Ak-2-0:S-Sk-1)
依次类推，当时，位于第3级钢丝绳上，/>时，位于当前(第3级)钢丝绳与第2级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-A2-···-0-0:S-S2)
当时，位于第2级钢丝绳上，/>时，位于当前(第2级)钢丝绳与1级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-0-···-0-0:S-S1)
当0＜S＜S1时，位于第1级钢丝绳上，行驶过程中驱动小车坐标(0-0-···-0-0:S-S1)。
当S＝0时，回到初始位置(0-0-···-0-0:0)，驱动小车坐标(0-0-···-0-0:0)
④驱动小车由目标位置1(A1-A2-···-Ak-1:L1)到达目标位置2(B1-B2-···-Bk-1:L2)：
方案一：由目标位置1(A1-A2-···-Ak-1:L1)按照③返回初始位置(0-0-···-0:0)，然后按照②由初始位置到达目标位置2(B1-B2-···-Bk-1:L2)。
方案二：
当A1≠B1时，若A1>B1时，参照③后退直行返回到第1级钢丝绳上时，继续后退直行返回行驶经过(A1-B1)个钢丝绳交叉节点后，然后直行并拐弯驶入第1级与第2级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；若A1<B1时，参照③后退直行返回到第1级钢丝绳上时，然后前进直行行驶经过(B1-A1)个钢丝绳交叉节点后，继续直行并拐弯驶入第1级与第2级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2。
当A1＝B1且A2≠B2时，若A2>B2时，参照③后退直行返回到第2级钢丝绳上时，继续后退直行返回行驶经过(A2-B2)个钢丝绳交叉节点后，然后直行并拐弯驶入第2级与第3级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；若A2<B2时，参照③后退直行返回到第2级钢丝绳上时，然后前进直行行驶经过(B2-A2)个钢丝绳交叉节点后，继续直行并拐弯驶入第2级与第3级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2。
依次类推，当A1＝B1且A2＝B2且……且Ak-1≠B k-1时，若Ak-1>B k-1时，参照③后退直行返回到第k-1级钢丝绳上时，继续后退直行返回行驶经过(A k-1-B k-1)个钢丝绳交叉节点后，然后直行并拐弯驶入第k-1级与第k级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；若Ak-1<B k-1时，参照③后退直行返回到第k-1级钢丝绳上时，然后前进直行行驶经过(Bk-1-Ak-1)个钢丝绳交叉节点后，继续直行并拐弯驶入第k-1级与第k级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2。
当A1＝B1且A2＝B2且……且Ak-1＝B k-1时，位置1与位置2处于同一轨道上，若L1>L2，后退行驶(L1-L2)到达目标位置2；若L1<L2，前进直行(L2-L1)到达目标位置2。
⑤多辆驱动小车集中管控与调度
当第二辆驱动小车计划前进直行驶入第一辆驱动小车位置点后的钢丝绳前进方向n个交叉节点的高一级钢丝绳时，第一辆驱动小车占用第二辆驱动小车行驶轨道，为保证第一辆驱动小车在避让过程中所用的时间最小，在第二辆驱动小车驶来的同时，第一辆驱动小车根据两辆驱动小车的速度和当前位置选择合适的时间点前进直行由位置1驶过n个交叉点后停在位置2，此时第二辆驱动小车恰好参照④驶过占用轨道并驶向目标地点，同时第一辆驱动小车后退直行由位置2返回位置1。
当第二辆驱动小车(位于第一辆驱动小车所在等级钢丝绳后面m个交叉节点的高一级钢丝绳时)后退行驶经过第一辆驱动小车位置点后的钢丝绳后退方向区域时，第一辆驱动小车占用第二辆驱动小车行驶轨道，为保证第一辆驱动小车在避让过程中所用的时间最小，在第二辆驱动小车驶来的同时，第一辆驱动小车根据两辆驱动小车的速度和当前位置选择合适的时间点前进直行由位置1驶过m个交叉点后停在位置3，此时第二辆驱动小车恰好参照④驶过占用轨道并驶向目标地点，同时第一辆驱动小车后退直行由位置3返回位置1。
与现在技术相比，本发明具有以下优点：
1、利用吊挂轨道几何结构尺寸信息，构建吊挂轨道行驶路径地图，使得吊挂轨道行驶路径上位置点的坐标信息得到量化，便于实现自主导航作业。
2、利用行程开关标定编码器记录的行驶里程，融合行驶方案，实现驱动小车在吊挂轨道行驶路径上精准定位，便于在无线定位信号薄弱且不稳定的特定环境下实现高精度的自主作业引导。
3、多个控制终端可以同时接入云服务器端，通过云服务器端集中调度与管控，优化路径形成驱动小车最佳行驶方案，实现高效自主移动作业任务。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为二叉树布局的吊挂AGV控制系统结构示意图
图2为二叉树布局的吊挂AGV系统(三级钢丝绳)结构示意图
具体实施方式
实施例1，如图1至图2所示，二叉树布局的吊挂AGV控制系统，包括云服务器端、控制终端和数据录入终端。所述的云服务器端用于构建吊挂轨道行驶路径地图，精确定位驱动小车的移动位置，协同优化形成最佳移动路径方案，实现多个驱动小车集中管控与调度行驶；所述的控制终端置于驱动小车上随其同步移动，连接云服务器端用于从云服务器端下载行驶路径信息并在吊挂轨道上控制驱动小车自由行驶，同时向云服务器端上传行驶数据；所述的数据录入终端用于向云服务器端上传录入吊挂轨道几何结构尺寸信息。
所述的云服务器端，包括吊挂轨道基础数据模型、驱动小车移动数据模块、数据处理决策模块和动作指令集发送模块。所述的吊挂轨道基础数据模块连接数据处理决策模块，用于存储吊挂轨道几何结构尺寸信息，并能够将几何尺寸信息传递给数据处理决策模块；所述的驱动小车移动数据模块连接数据处理决策模块，用于存储驱动小车当前的行驶里程和行驶速度，并能够将信息传递给数据处理决策模块；所述的数据处理决策模块连接吊挂轨道基础数据模块、驱动小车移动数据模块和动作指令集发送模块，用于利用吊挂轨道几何结构尺寸构建吊挂轨道行驶路径地图，并根据当前驱动小车的行驶里程、行驶速度和移动方案，经过算数运算和逻辑处理得出驱动小车在吊挂轨道行驶路径地图中的坐标，协同优化路径形成最佳行驶方案；所述的动作指令集发送模块连接数据决策处理模块，用于将数据处理模型形成的最佳行驶方案转化为控制终端能够识别的动作指令集。
所述的控制终端，包括理器模块、数据采集模块、传感器模块、输出驱动模块和动作执行模块。所述的处理器模块连接数据采集模块和输出驱动模块，用于解析从云服务器端下载动作指令集并转化为数据驱动模块能够识别的数据，并向输出驱动模块发送控制指令，同时将从数据采集模块输出的数据按照固定格式打包处理并上传到云服务器端；所述的数据采集模块连接传感器模块和处理器模块，用于读取传感器数据，并将数据传递给处理器模块；所述的传感器模块连接数据采集模块，包括编码器和行程开关，编码器用于计量驱动小车的行驶里程和行驶速度，正向行驶时里程为正，反向行驶时里程为负，行程开关置于驱动小车上，在拐弯时触发用于标定行驶里程；所述的输出驱动模块连接处理器和动作执行模块，用于接收处理器发送的控制指令并驱动动作执行模块完成规定动作任务；所述的动作执行模块连接输出驱动模块，包括驱动电机和升降触碰电机，驱动电机用于控制小车前进、后退和停止，升降触碰电机用于改变吊挂轨道行驶路径，实现驱动小车在二叉路口直行与拐弯行驶。
所述的数据录入终端为手机或平板电脑，用于向云服务器端上传录入吊挂轨道几何结构尺寸信息数据，并可下载吊挂轨道行驶路径地图信息，显示控制终端在吊挂轨道中的行驶轨迹，也可与多个控制终端进行数据交互，实现控制驱动小车在轨道中行驶。
本发明二叉树布局的吊挂AGV控制系统的方法，包括如下过程：
①构建吊挂轨道行驶路径地图：：以钢丝绳吊挂轨道为例，多条钢丝绳架设于空中形成交叉吊挂轨道，由于下面钢丝绳的阻碍作用，使得上面钢丝绳吊挂的驱动小车有效行驶路径被阻断，在钢丝绳交叉处通过圆弧换向连接轨道形成二叉树式行驶路径，圆弧换向连接轨道分为前端和后端，前端可升降，前端下降可搭在下面钢丝绳上，后端固定在上面钢丝绳上，实现钢丝绳间行驶路径互联。当前端升起时驱动小车可沿当前钢丝绳直行，当前端下降时搭在下面钢丝绳上使得下面钢丝绳前进行驶路径被阻断而迫使驱动小车拐弯通过圆弧换向连接轨道驶入上面钢丝绳。由于后端固定搭在上面钢丝绳上，使得接触点与上下钢丝绳交叉点方向的路径变为非行驶区域。圆弧换向连接轨道与上面钢丝绳的有效行驶区域可自由行驶。从圆弧换向连接轨道前端驶向后端的驱动小车可直接进入上面的钢丝绳的有效行驶区域，而从上面钢丝绳有效行驶区域后退行驶的驱动小车可直接由圆弧换向连接轨道后端驶入圆弧换向连接轨道，同时圆弧换向连接轨道前端下降搭在下面的钢丝绳上而使得驱动小车直接后退驶入下面的钢丝绳。为了便于论述钢丝绳构成的行驶路径，钢丝绳按照上下所处位置进行分等级命名，交叉相邻的钢丝绳等级高的位于上面，例如本级钢丝绳位于低一级钢丝绳上面、位于高一级钢丝绳下面，驱动小车能在本级钢丝绳上从除了与圆弧换向连接轨道后端交叉点与相邻低一级钢丝绳交叉点方向的非有效行驶路径外钢丝绳上自由行使。
以三级吊挂钢丝绳为例，定义有效行驶路径地点坐标(A1-A2:L)，若A1＝0，则A2＝0。其中A1表示从第1级钢丝绳的初始位置(0-0:0)开始经过与第2级钢丝绳相交的交叉节点数，A2表示第2级(与第1级相交的第A1条)钢丝绳从与第1级钢丝绳相交的交叉节点位置开始经过与第3级钢丝绳相交的交叉节点数，L为从圆弧换向连接轨道(目标位置点所处钢丝绳与低一级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道)前端到目标位置点之间的行驶距离。
L0(0,A1)为第1条(第1级)钢丝绳从初始位置到与第A1条(第2级)相交钢丝绳交叉节点之间的距离，L0(A1,∞)为第1条(第1级)钢丝绳从与第A1条(第2级)相交钢丝绳交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，为第2级(与第1级相交的第A1条)钢丝绳从与第1级钢丝绳相交的交叉节点到与第A2条(第3级)钢丝绳相交的交叉节点之间的距离，为第2级(与第1级相交的第A1条)钢丝绳从与第A2条(第3级)相交钢丝绳交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，/>为第3级(与第1级相交的第A1条、与第2级相交的第A2条)钢丝绳从与第2级钢丝绳相交的交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离；
和/>为从第1条(第1级)钢丝绳第A1个圆弧换向连接轨道的周长和弧度，/>和为从第2级(与第1级相交的第A1条)钢丝绳第A2个圆弧换向连接轨道的周长和弧度。
②驱动小车由初始位置(0-0:0)到达目标位置(A1-A2:L)：
定义驱动小车从初始位置开始行驶里程为S，正向行驶里程为正，反向行驶里程为负，在轨道地图相同位置点行驶里程S相同，当由二叉路口刚驶入圆弧换向连接轨道前端时触碰行程开关对当前行驶里程S根据吊挂轨道几何结构尺寸进行数据标定以提高精度，并记录瞬时里程值。
由初始位置沿当前(第1级)钢丝绳巡线前进行驶，若A1＝0时，经过L后到达目的地，此时L≤L0(0,A1)+L0(A1，∞)，若A1>0时，沿当前(第1级)钢丝绳前进行驶，当驶过(A1-1)个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行计划拐弯驶入第2级钢丝绳，行驶过程中的坐标(0-0:S)；
若A2＝0，则刚驶入圆弧换向连接轨道前端记录瞬时里程值S1 离开第1级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶L/>到达目的地点，若A2>0，经过圆弧换向连接轨道后沿第2级钢丝绳巡线前进行驶，当驶过(A2-1)个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行并计划拐弯驶入第3级钢丝绳，行驶过程中的坐标(A1-0:S-S1)；
继续行驶刚驶入圆弧换向连接轨道前端记录瞬时里程值S2 离开第2级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶L/>到达目的地点，行驶过程中的坐标(A1-A2:S-S2)；
③驱动小车由目标位置(A1-A2:L)返回初始位置(0-0:0)：
由目标位置沿当前(第3级)钢丝绳巡线后退行驶，S数值逐渐减小，
当时，位于第3级钢丝绳上，/>时，位于与当前(第3级)钢丝绳与第2级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-A2:S-S2)；
当时，位于第2级钢丝绳上，/>时，位于当前(第2级)钢丝绳与第1级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-0:S-S1)；
当0＜S＜S1时，位于第1级钢丝绳上，行驶过程中驱动小车坐标(0-0-:S)；
当S＝0时，回到初始位置(0-0:0)，驱动小车坐标(0-0:0)。
④驱动小车由目标位置1(A1-A2:L1)到达目标位置2(B1-B2:L2)：
方案一：由目标位置1(A1-A2:L1)按照③返回初始位置(0-0:0)，然后按照②由初始位置到达目标位置2(B1-B2:L2)。
方案二：当A1≠B1时，若A1>B1时，参照③后退直行返回到第1级钢丝绳上时，继续后退直行返回行驶经过(A1-B1)个钢丝绳交叉节点后，然后直行并拐弯驶入第1级与第2级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；若A1<B1时，参照③后退直行返回到第1级钢丝绳上时，然后前进直行行驶经过(B1-A1)个钢丝绳交叉节点后，继续直行并拐弯驶入第1级与第2级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2。
当A1＝B1且A2≠B2时，若A2>B2时，参照③后退直行返回到第2级钢丝绳上时，继续后退直行返回行驶经过(A2-B2)个钢丝绳交叉节点后，然后直行并拐弯驶入第2级与第3级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；若A2<B2时，参照③后退直行返回到第2级钢丝绳上时，然后前进直行行驶经过(B2-A2)个钢丝绳交叉节点后，继续直行并拐弯驶入第2级与第3级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2。
⑤多辆驱动小车集中管控与调度
当第二辆驱动小车计划前进直行驶入第一辆驱动小车位置点后的钢丝绳前进方向n个交叉节点的高一级钢丝绳时，第一辆驱动小车占用第二辆驱动小车行驶轨道，为保证第一辆驱动小车在避让过程中所用的时间最小，在第二辆驱动小车驶来的同时，第一辆驱动小车根据两辆驱动小车的速度和当前位置选择合适的时间点前进直行由位置1驶过n个交叉点后停在位置2，此时第二辆驱动小车恰好参照④驶过占用轨道并驶向目标地点，同时第一辆驱动小车后退直行由位置2返回位置1。
当第二辆驱动小车(位于第一辆驱动小车所在等级钢丝绳后面m个交叉节点的高一级钢丝绳时)后退行驶经过第一辆驱动小车位置点后的钢丝绳后退方向区域时，第一辆驱动小车占用第二辆驱动小车行驶轨道，为保证第一辆驱动小车在避让过程中所用的时间最小，在第二辆驱动小车驶来的同时，第一辆驱动小车根据两辆驱动小车的速度和当前位置选择合适的时间点前进直行由位置1驶过m个交叉点后停在位置3，此时第二辆驱动小车恰好参照④驶过占用轨道并驶向目标地点，同时第一辆驱动小车后退直行由位置3返回位置1。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.二叉树布局的吊挂AGV控制系统，其特征在于：包括云服务器端、控制终端和数据录入终端；所述的云服务器端用于构建吊挂轨道行驶路径地图，精确定位驱动小车的移动位置，协同优化形成最佳移动路径方案，实现多个驱动小车集中管控与调度行驶；所述的控制终端置于驱动小车上随其同步移动，连接云服务器端用于从云服务器端下载行驶路径信息并在吊挂轨道上控制驱动小车自由行驶，同时向云服务器端上传行驶数据；所述的数据录入终端用于向云服务器端上传录入吊挂轨道几何结构尺寸信息；
所述的云服务器端，包括吊挂轨道基础数据模型、驱动小车移动数据模块、数据处理决策模块和动作指令集发送模块；所述的吊挂轨道基础数据模块连接数据处理决策模块，用于存储吊挂轨道几何结构尺寸信息，并能够将几何尺寸信息传递给数据处理决策模块；所述的驱动小车移动数据模块连接数据处理决策模块，用于存储驱动小车当前的行驶里程和行驶速度，并能够将信息传递给数据处理决策模块；所述的数据处理决策模块连接吊挂轨道基础数据模块、驱动小车移动数据模块和动作指令集发送模块，用于利用吊挂轨道几何结构尺寸构建吊挂轨道行驶路径地图，并根据当前驱动小车的行驶里程、行驶速度和移动方案，经过算数运算和逻辑处理得出驱动小车在吊挂轨道行驶路径地图中的坐标，协同优化路径形成最佳行驶方案；所述的动作指令集发送模块连接数据决策处理模块，用于将数据处理模型形成的最佳行驶方案转化为控制终端能够识别的动作指令集；
所述的控制终端，包括理器模块、数据采集模块、传感器模块、输出驱动模块和动作执行模块；所述的处理器模块连接数据采集模块和输出驱动模块，用于解析从云服务器端下载动作指令集并转化为数据驱动模块能够识别的数据，并向输出驱动模块发送控制指令，同时将从数据采集模块输出的数据按照固定格式打包处理并上传到云服务器端；所述的数据采集模块连接传感器模块和处理器模块，用于读取传感器数据，并将数据传递给处理器模块；所述的传感器模块连接数据采集模块，包括编码器和行程开关，编码器用于计量驱动小车的行驶里程和行驶速度，正向行驶时里程为正，反向行驶时里程为负，行程开关置于驱动小车上，在拐弯时触发用于标定行驶里程；所述的输出驱动模块连接处理器和动作执行模块，用于接收处理器发送的控制指令并驱动动作执行模块完成规定动作任务；所述的动作执行模块连接输出驱动模块，包括驱动电机和升降触碰电机，驱动电机用于控制小车前进、后退和停止，升降触碰电机用于改变吊挂轨道行驶路径，实现驱动小车在二叉路口直行与拐弯行驶；
所述的数据录入终端为手机或平板电脑，用于向云服务器端上传录入吊挂轨道几何结构尺寸信息数据，并可下载吊挂轨道行驶路径地图信息，显示控制终端在吊挂轨道中的行驶轨迹，也可与多个控制终端进行数据交互，实现控制驱动小车在轨道中行驶。
2.权利要求1所述的二叉树布局的吊挂AGV控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下过程：
①构建吊挂轨道行驶路径地图：以钢丝绳吊挂轨道为例，多条钢丝绳架设于空中形成交叉吊挂轨道，由于下面钢丝绳的阻碍作用，使得上面钢丝绳吊挂的驱动小车有效行驶路径被阻断，在钢丝绳交叉处通过圆弧换向连接轨道形成二叉树式行驶路径，圆弧换向连接轨道分为前端和后端，前端可升降，前端下降可搭在下面钢丝绳上，后端固定在上面钢丝绳上，实现钢丝绳间行驶路径互联；当前端升起时驱动小车可沿当前钢丝绳直行，当前端下降时搭在下面钢丝绳上使得下面钢丝绳前进行驶路径被阻断而迫使驱动小车拐弯通过圆弧换向连接轨道驶入上面钢丝绳；由于后端固定搭在上面钢丝绳上，使得接触点与上下钢丝绳交叉点方向的路径变为非行驶区域；圆弧换向连接轨道与上面钢丝绳的有效行驶区域可自由行驶；从圆弧换向连接轨道前端驶向后端的驱动小车可直接进入上面的钢丝绳的有效行驶区域，而从上面钢丝绳有效行驶区域后退行驶的驱动小车可直接由圆弧换向连接轨道后端驶入圆弧换向连接轨道，同时圆弧换向连接轨道前端下降搭在下面的钢丝绳上而使得驱动小车直接后退驶入下面的钢丝绳；为了便于论述钢丝绳构成的行驶路径，钢丝绳按照上下所处位置进行分等级命名，交叉相邻的钢丝绳等级高的位于上面，例如本级钢丝绳位于低一级钢丝绳上面、位于高一级钢丝绳下面，驱动小车能在钢丝绳上有效行驶路区域和圆弧换向连接轨道之间行使；
定义有效行驶路径地点坐标(A1-A2-···-Ak-2-Ak-1:L)，当i∈[1～k-2]，若Ai＝0，则Ai+1＝0；其中A1表示从第1级钢丝绳的初始位置(0-0-···-0-0:0)开始经过与第2级钢丝绳相交的交叉节点数，A2表示第2级，也就是与第1级相交的第A1条钢丝绳从与第1级钢丝绳相交的交叉节点位置开始经过与第3级钢丝绳相交的交叉节点数，依次类推，Ak-1表示从第k-1级，也就是与第1级相交的第A1条、与第2级相交的第A2条、···、与第k-2级相交的第Ak-2条钢丝绳从与第k-2级钢丝绳相交的交叉节点位置开始经过与第k级钢丝绳相交的交叉节点数，L为从圆弧换向连接轨道，也就是目标位置点所处钢丝绳与低一级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道前端到目标位置点之间的行驶距离；
L0(0,A1)为第1条钢丝绳从初始位置到与第A1条相交钢丝绳交叉节点之间的距离，L0(A1,∞)为第1条钢丝绳从与第A1条相交钢丝绳交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，为第2级钢丝绳从与第1级钢丝绳相交的交叉节点到与第A2条钢丝绳相交的交叉节点之间的距离，/>为第2级钢丝绳从与第A2条相交钢丝绳交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，/>为第3级钢丝绳从与第2级钢丝绳相交的交叉节点到第A3条钢丝绳相交的交叉节点之间的距离，/>为第3级钢丝绳从与第A3条钢丝绳相交的交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，依次类推，/>为第k-1级钢丝绳从与第k-2级钢丝绳相交的交叉节点到与第Ak-1条钢丝绳相交的交叉节点之间的距离，为第k-1级钢丝绳从与第Ak-1条钢丝绳相交的交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离，/>为第k级钢丝绳从与第k-1级钢丝绳相交的交叉节点到本条钢丝绳末端之间的距离；/>和/>为从第1条钢丝绳第A1个圆弧换向连接轨道的周长和弧度，/>和/>为从第2级钢丝绳第A2个圆弧换向连接轨道的周长和弧度，依次类推，/>和为从第k-1级钢丝绳第Ak-1个圆弧换向连接轨道的周长和弧度；
②驱动小车由初始位置(0-0-···-0-0:0)到达目标位置(A1-A2···-Ak-2-Ak-1:L)：
定义驱动小车从初始位置开始行驶里程为S，正向行驶里程为正，反向行驶里程为负，在轨道地图相同位置点行驶里程S相同，当由二叉路口刚驶入圆弧换向连接轨道前端时触碰行程开关对当前行驶里程S根据吊挂轨道几何结构尺寸进行数据标定以提高精度，并记录瞬时里程值；
由初始位置沿当前第1级钢丝绳巡线前进行驶，若A1＝0时，经过L后到达目的地，此时L≤L0(0,A1)+L0(A1,∞)，若A1>0时，沿当前第1级钢丝绳前进行驶，当驶过A1-1个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行计划拐弯驶入第2级钢丝绳，行驶过程中的坐标(0-0-···-0-0:S)；
若A2＝0，则刚驶入圆弧换向连接轨道前端记录瞬时里程值离开第1级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶/>到达目的地点，若A2>0，经过圆弧换向连接轨道后沿第2级钢丝绳巡线前进行驶，当驶过A2-1个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行并计划拐弯驶入第3级钢丝绳，行驶过程中的坐标(A1-0-···-0-0:S-S1)；
若A3＝0，则刚驶入圆弧换向连接轨道前端记录瞬时里程值离开第2级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶/>到达目的地点，若A3>0，经过圆弧换向连接轨道后沿第3级钢丝绳巡线前进行驶，当驶过A3-1个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行并计划拐弯驶入第4级钢丝绳，行驶过程中的坐标(A1-A2-···-0-0:S-S2)；
依次类推，若Ak-2＝0，则刚驶入圆弧换向连接轨道前端，记录瞬时里程值Sk-3，离开第k-3级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶到达目的地点，若Ak-2>0，沿第k-2级钢丝绳巡线前进行驶，当驶过Ak-2-1个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行并计划拐弯驶入第k-1级钢丝绳，行驶过程中坐标(A1-A2-···Ak-3-0-0:S-S3)；
若Ak-1＝0，则刚驶入圆弧换向连接轨道前端，记录瞬时里程值Sk-2，离开第k-2级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶到达目的地点，若Ak-1>0，沿第k-2级钢丝绳巡线前进行驶，当驶过Ak-1-1个钢丝绳交叉节点时，继续前进直行并计划拐弯驶入第k级钢丝绳，行驶过程中坐标(A1-A2-···Ak-2-0:S-Sk-2)；
继续行驶刚驶入圆弧换向连接轨道前端，记录瞬时里程值Sk-1，离开第k-1级钢丝绳进入圆弧换向连接轨道前端后，再行驶/>到达目的地点(A1-A2-……-Ak-1-Ak-2:L)，行驶过程中驱动小车坐标(A1-A2-···Ak-2-Ak-1:S-Sk-1)；
③驱动小车由目标位置(A1-A2-···-Ak-2-Ak-1:L)返回初始位置(0-0-···-0-0:0)：
由目标位置沿当前第k级钢丝绳巡线后退行驶，S数值逐渐减小，
当时，位于第k级钢丝绳上，/>时，位于当前第k级钢丝绳与第k-1级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-A2-···-Ak-2-Ak-1:S-Sk-1)
当时，位于第k-1级钢丝绳上，/>时，位于当前第k-1级钢丝绳与第k-2级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-A2-···-Ak-2-0:S-Sk-1)
依次类推，当时，位于第3级钢丝绳上，/>时，位于当前第3级钢丝绳与第2级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-A2-···-0-0:S-S2)
当时，位于第2级钢丝绳上，/>时，位于当前第2级钢丝绳与1级钢丝绳相交的圆弧换向连接轨道上，行驶过程中驱动小车坐标(A1-0-···-0-0:S-S1)
当0＜S＜S1时，位于第1级钢丝绳上，行驶过程中驱动小车坐标(0-0-···-0-0:S-S1)；
当S＝0时，回到初始位置(0-0-···-0-0:0)，驱动小车坐标(0-0-···-0-0:0)；
④驱动小车由目标位置1(A1-A2-···-Ak-1:L1)到达目标位置2(B1-B2-···-Bk-1:L2)：
方案一：由目标位置1(A1-A2-···-Ak-1:L1)按照③返回初始位置(0-0-···-0:0)，然后按照②由初始位置到达目标位置2(B1-B2-···-Bk-1:L2)；
方案二：
当A1≠B1时，若A1>B1时，参照③后退直行返回到第1级钢丝绳上时，继续后退直行返回行驶经过A1-B1个钢丝绳交叉节点后，然后直行并拐弯驶入第1级与第2级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；若A1<B1时，参照③后退直行返回到第1级钢丝绳上时，然后前进直行行驶经过B1-A1个钢丝绳交叉节点后，继续直行并拐弯驶入第1级与第2级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；
当A1＝B1且A2≠B2时，若A2>B2时，参照③后退直行返回到第2级钢丝绳上时，继续后退直行返回行驶经过A2-B2个钢丝绳交叉节点后，然后直行并拐弯驶入第2级与第3级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；若A2<B2时，参照③后退直行返回到第2级钢丝绳上时，然后前进直行行驶经过B2-A2个钢丝绳交叉节点后，继续直行并拐弯驶入第2级与第3级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；
依次类推，当A1＝B1且A2＝B2且……且Ak-1≠Bk-1时，若Ak-1>Bk-1时，参照③后退直行返回到第k-1级钢丝绳上时，继续后退直行返回行驶经过Ak-1-Bk-1个钢丝绳交叉节点后，然后直行并拐弯驶入第k-1级与第k级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；若Ak-1<Bk-1时，参照③后退直行返回到第k-1级钢丝绳上时，然后前进直行行驶经过Bk-1-Ak-1个钢丝绳交叉节点后，继续直行并拐弯驶入第k-1级与第k级圆弧换向连接轨道，并参照②到达目标位置2；
当A1＝B1且A2＝B2且……且Ak-1＝Bk-1时，位置1与位置2处于同一轨道上，若L1>L2，后退行驶L1-L2到达目标位置2；若L1<L2，前进直行L2-L1到达目标位置2；
⑤多辆驱动小车集中管控与调度
当第二辆驱动小车计划前进直行驶入第一辆驱动小车位置点后的钢丝绳前进方向n个交叉节点的高一级钢丝绳时，第一辆驱动小车占用第二辆驱动小车行驶轨道，为保证第一辆驱动小车在避让过程中所用的时间最小，在第二辆驱动小车驶来的同时，第一辆驱动小车根据两辆驱动小车的速度和当前位置选择合适的时间点前进直行由位置1驶过n个交叉点后停在位置2，此时第二辆驱动小车恰好参照④驶过占用轨道并驶向目标地点，同时第一辆驱动小车后退直行由位置2返回位置1；
当第二辆驱动小车，位于第一辆驱动小车所在等级钢丝绳后面m个交叉节点的高一级钢丝绳时，后退行驶经过第一辆驱动小车位置点后的钢丝绳后退方向区域时，第一辆驱动小车占用第二辆驱动小车行驶轨道，为保证第一辆驱动小车在避让过程中所用的时间最小，在第二辆驱动小车驶来的同时，第一辆驱动小车根据两辆驱动小车的速度和当前位置选择合适的时间点前进直行由位置1驶过m个交叉点后停在位置3，此时第二辆驱动小车恰好参照④驶过占用轨道并驶向目标地点，同时第一辆驱动小车后退直行由位置3返回位置1。
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