CN207742557U - 应用于agv的低成本节能型无线远程自动开关机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及AGV技术，具体的说是应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置，包括新增的低压电池、微控制器、低频无线模块、继电器，还需要AGV动力电池、主控制器、高频无线模块配合，共同完成设计功能。微控制器和主控制器按设计要求控制继电器通断，实现AGV远程控制“点火式”开机，“自杀式”关机，并实现微控制器和主控制器两套系统“推挽式”工作，以节省电池电量。本实用新型适用于AGV的远程自动开关机，特别适用于同一现场AGV数量比较多，采用人工开关机费时费力的场景，采用本实用新型装置以后可以显著提高工作效率，降低用户运营成本的同时也提高AGV生产厂家产品的市场竞争力。

Description

应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术和AGV技术，一种应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置。

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicles)又名自动导引运输车，车身上装有自动导航系统，可以保障小车在不需要人工参与的情况下就能沿着设计路线自动行驶，将所需物料自动从起始点运送到目的地。现阶段AGV在各行业都有广泛的应用，尤其是汽车、烟草、家电等行业的应用已经非常成熟，随着智能制造趋势的越演越烈，企业生产对智能物流、智能仓储的需求也越加强烈，近年来，AGV市场一直保持着较高的增长速度。

通常情况AGV在工厂车间的使用数量一般在几台到几十台之间，每次开始生产时上电开机和结束生产时下电关机还都是靠人工操作完成，由于AGV数量不是很多，这种方式虽然工作效率有些低下但还能勉强接受。随着AGV在智能物流、尤其是物料分拣系统的广泛应用，此类场景同一场地AGV数量往往超过一百台，有些大的场地甚至能达到数百台之多，如果每次还都是靠人工开关机效率就低下到影响使用而不能接受的程度了。AGV作为一台智能化程度比较高的先进AGV，应该更大程度实现自动化，最大可能减少人为参与的工作环节，所以，实现AGV的远程自动开关机这一需求是非常迫切的。

实用新型内容

针对上述技术需求，本实用新型提出一种应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置，能够在不占用车身太多空间、不增加复杂度，不引入故障率的前提下，以最低成本实现AGV的无线远程自动开、关机。

选用一片小型低功耗微控制器及低频无线模块，外部连接三个继电器，提供一路低压电池作为供电电源，推荐设计电路是将这几部分器件集成到一起做成一块电路板，实现模块化。要实现本实用新型方案的技术需求，还需要占用原有AGV上的主控制器两个输出引脚，并能够根据需求时序输出控制信号。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置，包括AGV的动力电池B2、主控制器P1、高频无线模块，还包括低压电池B1、微控制器M1、低频无线模块、常闭继电器KA1和常开继电器KA2、常开继电器KA3；

所述微控制器M1与低频无线模块连接，所述低压电池B1的正极经由常闭继电器KA1次级输出端两引脚之后分别接入微控制器M1供电电源正极和常开继电器KA2原级输入端正极，KA2原级输入端负极接入微控制器M1的一个I/O引脚O1，B1负极接入微控制器M1供电电源负极；所述主控器P1与高频无线模块连接，所述动力电池B2负极接入P1供电电源负极。

所述动力电池B2有两个控制信号输入端引脚，两个常开继电器KA2、KA3各自的次级输出端两引脚都分别接入动力电池B2控制信号输入端两引脚，互为并联；常开继电器KA3、常闭继电器KA1的原级输入端的正极和主控制器P1供电电源的正极都接入动力电池B2的+48V输出线路上，KA3、KA1原级输入端的负极分别接入主控制器P1的两个I/O引脚O1、O2。

所述动力电池B2没有控制信号输入端两个引脚的情况下，两个常开继电器KA2、KA3的次级输出端互为并联后串联到动力电池B2的+48V对外输出线路上共同控制+48V电源的通断，常开继电器KA3、常闭继电器KA1的原级输入端的正极和主控制器P1供电电源的正极都接入动力电池B2的+48V输出受到KA2、KA3通断控制后的线路上，KA3、KA1原级输入端的负极分别接入主控制器P1的两个I/O引脚O1、O2。

所述动力电池B2有两个控制信号输入端引脚，主控制器P1为带有继电器型输出引脚的PLC，去掉常开继电器KA2、KA3，KA2位置采用NPN型三极管Q1代替，Q1的发射极、集电极分别接入动力电池B2控制信号输入端两引脚，Q1基极接入微控制器M1的一个I/O引脚O1；动力电池B2控制信号输入端两引脚除连接Q1以外，还分别接入PLC的一个输出引脚O1和PLC的COM引脚，与Q1互为并联；常闭继电器KA1的原级输入端的正极和主控制器P1供电电源的正极都接入动力电池B2的+48V输出线路上，KA1负极接入主控制器P1的一个I/O引脚O2；PLC的COM引脚接入动力电池B2负极输出线路上。

本实用新型具有以下优点及有益效果：

(1)低成本：本实用新型只需要在原有AGV的基础上额外增加一快小体积的电路板，板上只需要最简单的微控制器和一个价格低廉的低频无线模块，以及最多可能时三个继电器，成本不超过百元，相比AGV整体造价成本占比非常低。

(2)节能：本实用新型方案通过严密的结构设计能够实现远程控制“点火式”上电开机和“自杀式”断电关机，微控制器和主控制器两套控制系统“推挽式”交替工作，最大限度的节省两套电池各自的电量，延长电池使用寿命，减少更换电池频次，降低用户运营成本。此外，AGV空闲不工作时，微控制器上电开机后每隔一分钟休眠59秒，唤醒1秒，以节省低压电池B1的电量，再一次通过技术手段降低了低压电池耗电量。

(3)变化灵活：根据AGV所选用动力电池、主控制器结构型号可以灵活变化，附图给出了三种设计方法，如果动力电池有控制端口控制动力电压输出，主控制器内部集成继电器型输出结构，则可以将电路简化为只需要一个微控制器，一个低频无线模块，一个继电器，一个三极管就能够实现设计功能。

附图说明

图1为本实用新型典型电路原理图；

图2为本实用新型通用电路原理图；

图3为本实用新型简化电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

一种应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置，整个系统包括为实现专利功能而新增的：低压电池、微控制器、低频无线模块、继电器，还需要AGV原有的动力电池、主控制器、高频无线模块做出一些改变，共同配合完成预期功能，新增成本不超过百元。

本实用新型方案远程自动开机通过微控制器外挂低频无线模块接收指令而触发“点火式”上电开机，自动关机通过主控制器外挂高频无线模块接收指令而触发“自杀式”断电关机，支持新增微控制器和原有主控制器两套控制系统的“推挽式”交替工作，AGV运行时动力电池及主控制器工作，低压电池及微控制器断电停机，AGV空闲时低压电池及微控制器工作，动力电池及主控制器断电停机，可以最大限度的节省两套电池各自的电量，延长电池使用寿命，减少更换电池频次，降低运营成本。

本实用新型方法思路简单且变化灵活，可以根据AGV设计的不同而相应做出调整，本实用新型给出了典型的设计方案和两种变化设计方案，三种方案以及根据本实用新型设计思路做出的改变设计都属于保护范围。

微控制器每分钟休眠59秒唤醒1秒，以节省低压电池的电量，AGV控制调度的主机需要AGV开机工作而下发开机指令时，需要连续重复发送开机指令且总时间超过一分钟，只要有一次收到开机指令即触发开机流程。同一时间需要开机的AGV数量超过两个时，开机指令采用广播式，任何一个AGV收到开机指令即开机，直至所有需要开机的AGV都完成开机为止。

本实用新型方法适用于AGV的远程自动开关机，尤其是当同一应用现场需要同时运行的AGV数量比较多，采用人工方式开关机特别费时费力的场景，采用本实用新型装置之后不再需要人工到现场开、关机，降低了用户运营时的人力成本，提高了AGV厂家产品的市场竞争力。

本实用新型设计思路特别适合但不限于应用于AGV行业，对于采用电池供电的其他领域机电设备同样适合，参照本设计思路做出的相似的设计方案应用于其他行业领域的设计，属于本实用新型保护内容。

本实用新型装置结构简单成本低，典型的电路包括微控制器、低频无线模块、低压电池和三个继电器，为实现本实用新型设计功能，需要原有AGV的主控制器和动力电池也参与到系统中，占用原有AGV上的主控制器两个输出引脚，并由程序控制输出通断控制信号。

本实用新型方法和硬件设计具有通用性，可根据实际应用需求选择不同硬件，目前电池技术比较成熟，AGV上所选动力电池一般来说都具有控制输出的引脚，通常的工作模式是两个引脚之间断路时动力电池无电压输出，短接时有电压输出。下面首先以典型电路(附图1)为实例介绍整个系统的工作原理。

远程控制“点火式”上电开机实现过程：当AGV空闲不工作时，动力电池B2控制信号输入端两个引脚之间断开，+48V电压无输出，此时+3V低压电池B1能够经由常闭继电器KA1的次级输出端为微控制器M1供电，M1正常工作并定期休眠。当M1在唤醒期间通过外挂低频无线模块接收到开机指令时，M1的O1引脚输出低电平，常开继电器KA2的原级输入端从低压电池B1的正极+3V经由常闭继电器KA1次级输出端到微控制器O1引脚有电流流过，使得KA2次级输出端闭合，于是动力电池B2控制信号输入端两脚被短接，动力电池B2的+48V电压对外输出。主控制器P1上电工作，之后P1的O1引脚输出低电平，使得常开继电器KA3原级输入端从+48V到O1有电流流过，进而KA3的次级输出端导通，实现动力电池控制信号输入端再一次被短接并保持，之后P1的O2引脚输出低电平，使得常闭继电器KA1原级输入端从+48V到O2有电流流过，进而KA1次级输出端开路，于是常开继电器KA2原级输入端和微控制器M1及低频无线模块都被断电而停止工作。由于此时KA3保持导通状态，所以动力电池+48V仍旧保持输出，主控制器持续工作，AGV完成开机正常运行，由于低压电池、微控制器及低频无线模块仅在开机时刻起作用，开机完成即完成使命而断电停机，这种实现方式形象的称之为“点火式”开机。

远程控制“自杀式”断电关机实现过程：AGV正常工作运行时，主控制器P1及其外挂高频无线模块正常工作，当主控制器P1通过高频无线模块接收到关机指令后，主控制器P1的O1引脚输出高电平，常开继电器KA3原级输入端将会失去电流造成次级输出端断路，进而动力电池B2由于控制信号输入端断路而使+48V电压停止输出，主控制器P1及高频无线模块、常闭继电器KA1原级输入端都会断电停止工作，KA1原级输入端电流消失次级输出端自动“合闸”，合闸通电后低压电池B1能够再次经由常闭继电器KA1的次级输出端为微控制器M1及其外挂低频无线模块供电，等待下一次的开机指令。远程关机后动力电池B2无输出，以最大程度降低B2的电量消耗，延长B2使用时间降低充电频次。由于关机过程是主控制器P1收到关机指令后自己关断自己的供电电源，这种实现方式形象的称之为“自杀式”关机。

纵观本实用新型以上详述关机、开机两个实现过程可以发现：关机后AGV上低压电池B1和微控制器M1及低频无线模块工作，而动力电池B2和主控制器P1及高频无线模块不工作；开机后动力电池B2和主控制器P1及高频无线模块工作，而低压电池B1和微控制器M1及低频无线模块不工作，这种工作方式称之为“推挽式”工作，此种工作方式对于节省两套供电电池的电量、延迟电池使用寿命、降低电池更换频次、降低用户运营成本有非常重大的作用。此外，为最大限度降低B1电量消耗，微控制器M1及低频无线模块上电开机后每隔一分钟休眠59秒，唤醒1秒，以节省低压电池B1的电量。开机控制主机要下发开机指令时，需要连续重复发送开机指令超过1分钟，AGV上微控制器M1只要有一次收到了开机指令即触发“点火式”开机。如果同时需要开机的AGV数量超过两个，则开机指令可以采用广播式，任何一个AGV收到开机指令即开机，直至所有需要开机的AGV都正常工作为止，节省开机启动时间。

如果AGV上所选动力电池没有控制信号输入端引脚来控制动力电压输出，那么可以改变电路设计，按着附图2所述通用电路原理图实现本实用新型设计功能，常开继电器KA2和常开继电器KA3的次级输出端都直接控制动力电池的输出。当微控制器M1在接收到开机指令后O1引脚输出低电平，使得常开继电器KA2原级输入端有电流流过，进而次级输出端导通。+48V电压经过KA2次级输出端为主控制器P1上电，主控制器P1上电工作后首先将O1引脚输出低电平使得常开继电器KA3原级输入端有电流流过，进而次级输出端导通并保持。之后主控制器P1再将O2引脚输出低电平使得常闭继电器KA1原级输入端有电流流过，进而次级输出端断开，此后常开继电器KA2原级输入端和微控制器M1及低频无线模块都将断电以节省低压电池B1电量。此设计方案开机过程仍旧符合“点火式”开机的技术特征。

当主控制器P1接收到关机指令时，O1引脚输出高电平，之后常开继电器KA3原级输入端将会失去电流进而次级输出端断路，+48V电压被断开，主控制器P1断电，常闭继电器KA1原级输入端电流消失，次级输出端自动“合闸”，微控制器M1及低频无线模块再次上电工作等待下一次开机指令。此关机过程仍旧符合“自杀式”关机，两套控制系统也同样符合“推挽式”交替工作的技术特征。为降低KA2开启电流，减少低压电池B1耗电量，常开继电器KA2可选用小型化产品，KA2导通后只给主控制器P1供电，待主控制器P1开机完成控制KA3导通之后再开启AGV车上其他大功率用电设备，继电器选型要求KA2次级输出端导通时能够满足主控制器P1正常工作的最大电流即可，而KA3则需要次级输出端导通时能够满足整个AGV上所有用电设备工作的最大电流。此方案具有通用性，适用场景广泛。

如果AGV动力电池有控制信号输入端两个引脚，并且主控制器选用带有继电器型输出引脚的PLC，那么本实用新型可以演化成为附图3所示简化电路，即只需要一个微控制器，一个低频无线模块，一个常闭继电器，一个NPN型三极管就能够实现设计功能。当微控制器M1收到开机指令后O1引脚输出高电平使三极管Q1工作在饱和区，动力电池B2控制信号输入端两个引脚通过三极管集电极到发射极被短接，动力电池+48V电压对外输出，P1开机工作并控制O1引脚接通到COM端，用来锁定动力电池控制信号输入端短接状态并保持，之后主控制器P1再控制O2引脚接通到COM端，使得常闭继电器KA1原级输入端有电流流过进而次级输出端断开，使得微控制器M1和低频无线模块及三极管Q1断电，以节省低压电池B1电量，此设计方案开机过程仍旧符合“点火式”开机的技术特征。主控制器P1收到关机指令后，将O1引脚与COM端断开，动力电池B2切断+48V电压输出，主控制器P1断电停机，常闭继电器KA1原级输入端电流消失次级输出端自动“合闸”，微控制器M1再次上电工作，此关机过程仍旧符合“自杀式”关机，两套控制系统也同样符合“推挽式”工作技术特征。

以上给出了三种设计方案，比较全面的介绍了本实用新型专利装置的设计思路和实现方法，除上述三种方案以外采用其他替代器件(如三极管用MOS管替代，三极管类型改变)实现的相近功能的设计方案，以及将与此方案相近的实现方法应用于AGV领域以外的设备上以实现远程自动开、关机，实质上都参照了本实用新型的设计思路，也属于本专利的保护范围。

Claims (4)

1.应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置，包括AGV的动力电池B2、主控制器P1、高频无线模块，其特征在于，还包括低压电池B1、微控制器M1、低频无线模块、常闭继电器KA1和常开继电器KA2、常开继电器KA3；

所述微控制器M1与低频无线模块连接，所述低压电池B1的正极经由常闭继电器KA1次级输出端两引脚之后分别接入微控制器M1供电电源正极和常开继电器KA2原级输入端正极，KA2原级输入端负极接入微控制器M1的一个I/O引脚O1，B1负极接入微控制器M1供电电源负极；所述主控器P1与高频无线模块连接，所述动力电池B2负极接入P1供电电源负极。

2.根据权利要求1所述的应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置，其特征在于，所述动力电池B2有两个控制信号输入端引脚，两个常开继电器KA2、KA3各自的次级输出端两引脚都分别接入动力电池B2控制信号输入端两引脚，互为并联；常开继电器KA3、常闭继电器KA1的原级输入端的正极和主控制器P1供电电源的正极都接入动力电池B2的+48V输出线路上，KA3、KA1原级输入端的负极分别接入主控制器P1的两个I/O引脚O1、O2。

3.根据权利要求1所述的应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置，其特征在于，所述动力电池B2没有控制信号输入端两个引脚的情况下，两个常开继电器KA2、KA3的次级输出端互为并联后串联到动力电池B2的+48V对外输出线路上共同控制+48V电源的通断，常开继电器KA3、常闭继电器KA1的原级输入端的正极和主控制器P1供电电源的正极都接入动力电池B2的+48V输出受到KA2、KA3通断控制后的线路上，KA3、KA1原级输入端的负极分别接入主控制器P1的两个I/O引脚O1、O2。

4.根据权利要求1所述的应用于AGV的低成本节能型无线远程自动开关机装置，其特征在于，所述动力电池B2有两个控制信号输入端引脚，主控制器P1为带有继电器型输出引脚的PLC，去掉常开继电器KA2、KA3，KA2位置采用NPN型三极管Q1代替，Q1的发射极、集电极分别接入动力电池B2控制信号输入端两引脚，Q1基极接入微控制器M1的一个I/O引脚O1；动力电池B2控制信号输入端两引脚除连接Q1以外，还分别接入PLC的一个输出引脚O1和PLC的COM引脚，与Q1互为并联；常闭继电器KA1的原级输入端的正极和主控制器P1供电电源的正极都接入动力电池B2的+48V输出线路上，KA1负极接入主控制器P1的一个I/O引脚O2；PLC的COM引脚接入动力电池B2负极输出线路上。