SK6571Y1 - Automatic remote control method of automatic guided vehicle and system device - Google Patents

Abstract

The central control system consists on the one side, of a hardware correspondent communication between the automatic guided vehicles (15) and a software and on the other side of the AGV Control to detecting the current status - location and operation of the automatic guided vehicles (15), which predicts the nearest future relative position of automatic guided vehicles (15) and their possible collision, and based on this information carries the necessary management interventions. A tracks map, and by that a map of the RFID tags (18) is stored in the control system, and each RFID tag (18) and each as well the automatic guided vehicle (15) has its own unique identifier, the control system can always make it clear in which RFID tag (18) which the automatic guided vehicle (15) is and what is its position in relation to other automatic guided vehicles (15). After recording of RFID tag (18) presence automatic guided vehicle (15) reads the command stored in this RFID tag (18) and also sends this information to the control system, so that obtains a complete overview of all automatic guided vehicles (15) and their following steps. On the grounds, whether by doing of stored commands there is or isn t a crash of the automatic guided vehicles (15), the control system determines whether is the individual automatic guided vehicles (15) authorized to given a command, or it will issue another command. Permission respectively, another command sends by an appropriate radio network to the automatically guided by the vehicle (15). The control system AGV Control is modular, making it easily scalable and extensible. It is composed of modules that communicate wi

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa vo všeobecnosti týka spôsobu automatického diaľkového riadenia automaticky vedeného vozidla (AGV - Automatic Guided Vehicle) a systémového zariadenia. Technické riešenie patrí do oblasti informačno-komunikačných technológií a automatizovaných systémov riadenia technických strojárskych zariadení.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti zaznamenávajú systémy automaticky vedených vozidiel výrazný vzostup, pretože uľahčujú manipuláciu s materiálom a svojou nezávislosťou šetria náklady na ľudskú obsluhu v logistike. Ich použitie je najčastejšie v podnikoch s vysokým objemom produkcie, kde sa manipuluje s veľkým množstvom materiálu, ako napríklad v závodoch automobilového priemyslu. Pri automaticky vedenom vozidle je rozhodujúci najmä spôsob riadenia.

V stave techniky existujú rôzne systémy automaticky vedeného vozidla slúžiace na prepravu materiálov, polotovarov výrobkov vo výrobných a logistických podnikoch. Ich navádzanie po dráhe býva rôzne, napr. vedenie pomocou magnetickej pásky, pomocou kamerového systému, laserov a pod. Činnosť, ktorú majú vykonať na určitom mieste, býva daná napríklad príkazom vo forme programu uloženého v značke, z ktorej automaticky vedené vozidlo príkaz prečíta po priblížení k tejto značke. Prenos dát zo značky do vozíka býva uskutočnený prostredníctvom kontaktov zopnutých dotykom alebo bezdrôtovo, napríklad prostredníctvom RFID (Rádio Frequency Identification Data) technológie. Pri veľkom množstve jednak samotných automaticky vedených vozidiel, a tiež veľkom množstve dráh obsahujúcich križovatky, odbočky, odstavné miesta, vyhýbacie úseky, a pod., sa kooperácia značne komplikuje a aj napriek precíznemu návrhu rozloženia dráh a značiek ľahko môže dôjsť ku kolíznemu stavu - napr. dve automaticky vedené vozidlá sa naraz stretnú pred križovatkou a pokiaľ nie je daná prednosť v jazde, nastane patová situácia - obidve zostanú stáť. Takéto a podobné kolízne situácie sleduje a odstraňuje automaticky riadiaci systém.

V stave techniky využívané systémy riadenia automaticky vedeného vozidla majú uzavreté zdrojové kódy a aj samotné sú uzavreté - komunikujú len s automaticky vedenými vozidlami od daného výrobcu. V súčasnosti nie je známe otvorené riešenie umožňujúce napríklad riadiť automaticky vedené vozidla iných výrobcov.

Z uvedených nedostatkov konkurenčných systémov a taktiež zo snahy dodávať zákazníkom ucelený produkt - systém automaticky vedeného vozidla nezávislý od tretích strán vyplynula potreba vyvinúť riadiaci systém, ktorý by mal poskytovať najvyššiu možnú úroveň technickej vyspelosti a spoľahlivosti. Výsledkom tohto úsilia je novovytvorený riadiaci systém realizovaný technickými prostriedkami ďalej opisovanými v tomto úžitkovom vzore.

Podstata technického riešenia

Celý systém automaticky vedeného vozidla je tvorený jednak samotnými automaticky vedenými vozidlami a potom riadiacim systémom. Tento pozostáva na jednej strane z hardvéru sprostredkovávajúceho komunikáciu medzi automaticky vedenými vozidlami a softvérom, a na druhej strane zo softvéru zisťujúceho aktuálny stav - polohu a činnosť jednotlivých automaticky vedených vozidiel, z ktorých predpokladá najbližšiu budúcu vzájomnú polohu automaticky vedených vozidiel a ich možnú kolíziu, a na základe týchto informácií vykonáva potrebné riadiace zásahy. Softvér predstavuje logicko-zobrazovaciu časť a hardvér komunikačno-podpomú časť. Softvér je spustený a beží na hardvéri pozostávajúcom z počítača - servera platformy PC s operačným systémom Microsoft Windows XP, aleje možné ho skompilovať aj pre iný operačný systém počítačov.

Komunikácia medzi jednotlivými automaticky vedenými vozidlami a riadiacim systémom je bezdrôtová. Zabezpečuje ju rádiová sieť. Technicky ju zabezpečujú sieťové prístupové body (sieťové koordinátory) vytvárajúce rádiový signál a opakovače rádiového signálu rozmiestnené v objekte, v ktorom má riadiaci systém riadiť automaticky vedené vozidlá. Ich počet, ako aj vzájomná poloha sú dané členitosťou objektu, prekážkami signálu a prípadnými zdrojmi rušenia. Na strane automaticky vedeného vozidla príjem a vysielanie signálu zabezpečujú antény, na strane servera je to uvedený sieťový prístupový bod. Automaticky vedené vozidlo je riadené podľa polohy, ktorú určuje RFID značka (tag) umiestnená (nalepená) na podlahe vedľa navádzacej magnetickej pásky (rovnako nalepenej na podlahe) určujúcej dráhu. Po príchode automaticky vedeného vozidla k príslušnej značke automaticky vedené vozidlo zaznamená jej blízkosť a oznámi to riadiacemu systému. Mapa dráh, a tým aj RFID značiek, je uložená v riadiacom systéme, a keďže každá RFID značka a rovnako každé automaticky vedené vozidlo má svoj jednoznačný identifikátor, riadiaci systém vie vždy jed

SK 6571 Υ1 noznačne určiť, pri ktorej RFID značke sa ktoré automaticky vedené vozidlo nachádza a aká je jeho poloha proti ostatným automaticky vedeným vozidlám. Po zaznamenaní prítomnosti RFID značky automaticky vedené vozidlo prečíta príkaz uložený v tejto RFID značke a aj túto informáciu pošle do riadiaceho systému, ktorý tak získa úplný prehľad o všetkých automaticky vedených vozidlách a ich nasledovných krokoch. Na základe toho, či by vykonaním uložených príkazov došlo alebo nedošlo ku kolízii jednotlivých automaticky vedených vozidiel, riadiaci systém rozhodne, či jednotlivým automaticky vedeným vozidlám povolí vykonať daný príkaz alebo im vydá príkaz iný. Povolenie, resp. iný príkaz vyšle rádiovou sieťou príslušnému automaticky vedenému vozidlu.

Režimy práce môžu byť dva: v prvom prípade príkazy sú uložené v RFID značkách a riadiaci systém slúži na korekciu pohybu a činnosti automaticky vedených vozidiel na základe cieľa predchádzať kolíziám. V druhom prípade RFID značky neobsahujú príkazy - slúžia čisto len na určenie polohy automaticky vedených vozidiel a všetky povely zadáva riadiaci systém na základe definovaných pravidiel. Presnosť polohy automaticky vedených vozidiel je daná hustotou RFID značiek na dráhe, pretože riadiaci systém získava údaj o polohe automaticky vedených vozidiel práve z blízkosti určitej RFID značky, z rýchlosti a smeru (v prípade križovatky), ktorým sa najbližšie bude pohybovať.

Technické riešenie opisovaného riadiaceho systému má niekoľko výhod v porovnaní s konkurenčnými systémami:

- modulárnosť - riadiaci systém pozostáva z modulov, ktoré je možné dopĺňať alebo odoberať podľa potreby, čím je možné rozšíriť funkčnosť systému o modul Jadro - ktorý sprostredkováva všetku komunikáciu, o komunikačné moduly s rozhraniami UDP, sériový port a iné; o používateľské moduly riadiaci modul AGV Monitor, prídavný monitorovací modul AGV Control;

- otvorená architektúra: systém dokáže monitorovať aj automaticky vedené vozidlá od iných výrobcov, jediné, čo na to potrebuje, je znalosť komunikačného protokolu;

- platformová prenositeľnosť: systém môže bežať na rôznych operačných systémoch, nie je teda viazaný len na jeden konkrétny typ;

- spoľahlivosť: vďaka použitiu protokolov TCP/IP v komunikácii medzi jednotlivými modulmi so zaručeným prenosom je spoľahlivosť systému veľmi vysoká;

- flexibilita: vďaka modulárnosti a použitiu štandardného komunikačného protokolu TCP môžu jednotlivé moduly bežať buď na jednom fyzickom počítači, alebo na rôznych fyzických počítačoch prepojených sieťou, či už drôtovou alebo bezdrôtovou, vzdialených aj niekoľko kilometrov od seba;

- používateľský modul AGV Control predstavuje automatické riadenie;

- automaticky vedené vozidlá je možné manuálne ovládať aj pomocou diaľkového ovládania nezávisle od riadiaceho softvéru - na to stačí vybudovať rádiovú sieť, pričom na dané diaľkové ovládanie bude reagovať len to automaticky vedené vozidlo, ktoré ho má pridelené v príkaze značky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Spôsob automatického diaľkového riadenia automaticky vedeného vozidla a systémového zariadenia na automatické diaľkové riadenie automaticky vedeného vozidla na tento spôsob tohto technického riešenia bude bližšie ozrejmené na priloženom obr. 1, kde je znázornená bloková schéma vyjadrujúca spôsob. Na obr. 2 je znázornené rámcové usporiadanie systémového zariadenia.

Rozumie sa, že technické riešenie zobrazené na obrázkoch je predstavované na ilustráciu a nie ako obmedzenie konkrétnych realizácií. Taktiež sa rozumie, že sú zhotovené z materiálov známych odborníkom zo stavu techniky. Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania ekvivalentné uskutočnenia technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú patriť do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

Prvým príkladom technického riešenia zariadenia na automatické diaľkové riadenie automaticky vedeného vozidla je použitie pasívnych RFID značiek 18, t. j. s mikročipom a vinutou anténou ako nositeľov príkazov v súčinnosti s magnetickou páskou 17 a magnetickým poľom 19, s RFID signálom 20 a reakciou 21 RFID značky 18. Automaticky vedené vozidlo 15 s bezdrôtovým rozhraním 16 po priblížení RFID značku 18 prečíta. Ďalej je v zariadení použitý server 1 - počítač s operačným systémom Windows XP, s distribučným uzlom 2 s nainštalovanými potrebnými ovládačmi pre všetky zariadenia s komunikáciou 5 prostredníctvom sústavy protokolov TCP/IP. Server 1 ďalej obsahuje aplikáciou 7 AGV Control, komunikačné rozhranie 3 proti inej komunikačnej sieti a komunikačné rozhranie 4 proti bezdrôtovej sieti. Ďalej zariadenie obsahuje

SK 6571 Υ1 koordinátory ZigBee s anténou 12 pracujúce s komunikáciou 6 so sieťou IEEE 802.15 (PAN) ako sieťového prístupového bodu 11. prípadne aj opakovača 14 rádiového signálu pre rádiovú sieť 13 IEEE 802.15 a antén 12 na AGV na príjem/vysielanie dát v sieti IEEE 802.15, pričom aplikácia 7 AGV Control je nainštalovaná na spomínanom serveri £.

Príklad 2

Druhý príklad technického riešenia zariadenia na automatické diaľkové riadenie automaticky vedeného vozidla je v podstate opísaný v príklade 1 s tým rozdielom, že je použitá sieťová karta s anténou 12 pracujúcou s komunikáciou 6 so sieťou IEEE 802.11 (WiFi LAN) ako sieťového prístupového bodu 11, prípadne aj opakovača 14 rádiového signálu pre sieť 13 IEEE 802.11 a antén 12 na AGV pre príjem/vysielanie dát v sieti IEEE 802.11, pričom aplikácia 7 AGV Control je nainštalovaná na spomínanom serveri L

Príklad 3

Tretí príklad technického riešenia zariadenia na automatické diaľkové riadenie automaticky vedeného vozidla je v podstate opísaný v príklade 1 s tým rozdielom, že je použitá sieťová karta s anténou 12 pracujúcou s komunikáciou 6 so sieťou IEEE 802.11 (WiFi LAN) ako sieťového prístupového bodu 11, prípadne aj opakovača 14 rádiového signálu pre sieť 13 IEEE 802.11 a antén 12 na AGV na príjem/vysielanie dát v sieti IEEE 802.11, pričom aplikácia 10 AGV Control #2 je nainštalovaná na inom počítači 8 komunikujúcim so serverom 1 prostredníctvom káblovej siete IEEE 802.03 (Ethemet LAN).

Príklad 4

Štvrtý príklad technického riešenia zariadenia na automatické diaľkové riadenie automaticky vedeného vozidla je v podstate opísaný v príklade 1 s tým rozdielom, že koordinátor ZigBee s anténou 12 pracujúci so sieťou IEEE 802.15 (PAN) ako sieťového prístupového bodu 11, prípadne aj opakovača 14 rádiového signálu pre sieť 13 IEEE 802.15 a antény 12 na AGV pre príjem/vysielanie dát v sieti IEEE 802.15, pričom aplikácia 9 AGV Monitor a aj aplikácia 10 AGV Control #2 je nainštalovaná na inom počítači 8, s operačným systémom Linux, komunikujúcim so serverom 1 prostredníctvom bezdrôtovej siete 5 IEEE 802.11 (WiFi LAN) a prípadne obsahuje iné spolupracujúce zariadenie 22.

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob automatického diaľkového riadenia automaticky vedeného vozidla podľa tohto technického riešenia predstavuje technológiu využiteľnú v priemyselných podnikoch s vysokým objemom produkcie, v logistických centrách, ale aj na letiskách, v nemocniciach a všade, kde je potrebné transportovať väčšie množstvo nákladu po buď často sa opakujúcich trasách, alebo po rutinných trasách.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Spôsob automatického diaľkového riadenia automaticky vedeného vozidla, vyznačujúci sa tým, že automaticky vedené vozidlo (15) je riadené systémovým zariadením pozostávajúcim z hardvérových a softvérových prostriedkov, do ktorého vstupujú informácie z automaticky vedeného vozidla (15) bezdrôtovo, kde bezdrôtový prenos signálov zabezpečuje rádiová sieť (13) tvorená sieťovým prístupovým bodom (11) reprezentovaným buď samostatným zariadením pripojeným k hardvérovým prostriedkom, alebo ako súčasť hardvérových prostriedkov a opakovačmi (14) rádiového signálu, nástennými smerovačmi, kde riadenie sa uskutočňuje na počítači - serveri (1) s ľubovoľným operačným systémom, pričom informáciu o polohe automaticky vedeného vozidla (15) určujú RFID značky (18) prilepené na podlahe využívajúce RFID technológiu na prenos signálu do automaticky vedeného vozidla (15).
2. 2. Systémové zariadenie na automatické diaľkové riadenie automaticky vedeného vozidla, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z modulov, kde základ tvorí hlavný modul - server (1) s aplikáciou (7) AGV Control a kde ostatné moduly - samostatné počítače (8) s aplikáciou (9) AGV Monitor a aplikáciou (10) AGV Control #2 sú serveru (1) podriadené a od seba navzájom nezávislé, pričom jednotlivé moduly sú prevádzkované na spoločných hardvérových prostriedkoch alebo na ďalších hardvérových prostriedkoch a sú medzi sebou komunikačné prepojené komunikačnou sieťou (5) prostredníctvom protokolov TCP/IP.