專利名稱：自動導引車輛無線控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于自動導引車輛(AGV, Automated Guided Vehicle)技術領域,且特別是有關于ー種自動導引車輛無線控制系統(tǒng)。
背景技術：
自動導引車輛(Automated Guided Vehicle,簡稱AGV),指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，エ業(yè)應用中不需駕駛員且以可充電之蓄電池為其動カ來源。一般可透過電腦來控制其行進路線以及行為，或利用電磁軌道來設立其行進路線，電磁軌道黏貼于地板上，無人搬運車則依循電磁軌道所帯來的信息進行移動與動作。AGV相對于步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢。與物料輸送中常用的其他設備相比，AGV的活動區(qū)域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。一般普通的AGV都具有兩個電機驅動其運動，由這兩個電機分別控制其在平面上的X坐標和Y坐標，并有ー個萬向輪來調節(jié)其穩(wěn)定性，到達站點后人工裝卸貨物?，F有的AGV基本上都是由單個數字信號處理器(digital signal processor, DSP)控制,如圖I所示，為現有技術的AGV控制系統(tǒng)的方框圖。現有技術中，一般的AGV的控制系統(tǒng)包括電池11、DSP 12、第一控制器13、第二控制器14、第一電機15、第二電機16、信號處理器17及機械裝置18。電池11為供電裝置,為整個系統(tǒng)的工作提供工作電壓。DSP12內置控制程序，并發(fā)出控制信號至第一控制器13及第二控制器14，第一控制器13及第ニ控制器14分別控制第一電機15、第二電機16的工作，第一電機15、第二電機16又分別用于驅動設于AGV的機械裝置18進行運動。其中,第一電機15和第二電機16的驅動信號經過信號處理器17合成之后，控制機械裝置18的運動。長期以來，發(fā)現傳統(tǒng)的AGV存在著很多安全隱患，包括
(I)小車到達站點后，由于小車程序預設的停留時間一定，受周圍其它因素影響，可能貨物沒有裝卸完畢，此站點停留時間已經到達，小車開始完成到下一站的功能，造成沒有完成指定動作。(2)如果在每一個站點有人存在，由人為操作此停站功能,一方面自動化程度大大降低，另一方面人為的因素有時候會干擾小車的正常運行，比如人的走動會使小車有時候產生蔽障信號而停車。(3)較高級AGV小車上會采用各種壓カ傳感器、光電傳感器等一系列的措施來保證小車的上下貨功能，這無疑増加了整車的復雜程度和控制難度。(4)在有交叉軌道的地方，兩個甚至是多個AGV小車會出現碰撞的可能，導致所有的小車的軌道受阻，無法完成指定動作，在這種條件下，要人為的去重新開啟AGV，自動化程度大大降低。(5)在小車出站之前，其運動站點一般都已經設置好，或者是按照站點ー站ー站的行走，到達某ー站點后如果想更改新的站點方式，只有人為的去現場干預，無法滿足自動化要求較高的AGV小車要求。(6)當AGV小車進入無人區(qū)域時，其行走速度一般由上ー站點的設置而定，且無法修改，這不利于復雜エ況下的加速和減速。(7)由于AGV在行走的時候，對站點的確認是根據地面上的反射裝置而確定，一定對站點的讀取出了問題，小車以后的站點功能將完全錯誤。由于單DSP系統(tǒng)處理多電機同步聯(lián)動都非常困難，如果再要求結果上述問題，單DSP資源將不能滿足要求。因此，對于現有的單DSP AGV系統(tǒng)重新設計
發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供ー種自動導引車輛無線控制系統(tǒng)。本發(fā)明提出ー種自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其包括電池、控制模塊、電機控制器、第一電機、第二電機、第三電機、信號處理器及機械裝置，第一電機和第二電機驅動機械裝置運動；第三電機為自動裝載電機。該系統(tǒng)進ー步包括無線控制模塊，該無線控制模塊與控制模塊通信連接，以無線控制自動導引車輛的運動；其中，電池與控制模塊、電機器依次連接，電機控制器與第一電機、第二電機和第三電機連接后，進ー步連接信號處理器，控制模塊為一雙核控制器，其包括ADSP電路及FPGA電路。在本發(fā)明的一個實施例中，所述無線控制模塊包括第一無線裝置、第二無線裝置及主機，第一無線裝置與控制模塊連接，第二無線裝置與主機連接，且第一無線裝置與第二無線裝置無線通訊連接，第一無線裝置將自動導引車輛的運行信息發(fā)送至第二無線裝置及主機，主機根據收到的信息修改自動導引車輛的運行速度、方向，第二無線裝置將修改的信息發(fā)送至第一無線裝置，并進ー步發(fā)送至控制裝置。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第二無線裝置與主機設于管理自動導引車輛的主站。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一無線裝置和第二無線裝置之間的通訊方式可為藍牙、WIFI或射頻無線通訊。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第二無線裝置設于主機。在本發(fā)明的一個實施例中，所述電池進ー步與第一電機、第二電機和第三電機的輸出端連接，且控制模塊進一歩分別連接至第一電機輸出端和電池之間的連接點，第二電機輸出端和電池之間的連接點，及第三電機輸出端和電池之間的連接點。在本發(fā)明的一個實施例中，所述主站區(qū)域設有自動充電裝置，在等待時間內如果電池電壓過低自動導引車輛的控制模塊會打開充電插頭與自動充電裝置對接進行充電。在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制模塊包括設于自動導引車輛的ー個或多個傳感器。在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制模塊包括在自動導引車輛不同部位上設置的導航傳感器、前方傳感器、側面?zhèn)鞲衅?、速度傳感器，導航傳感器判斷自動導引車輛是否在中線運行，并調整小車在適當的運行位置。在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制模塊包括站點傳感器，所述站點傳感器會對地面上的站點條碼進行讀取，并自動累加，當達到最大站點時會自動清零并重新計數，在行走過程中第一無線裝置會把自動導引車輛的站點信息傳輸給主機并顯示，主機會根據實際情況確定是否對小車的站點信息進行校正。本發(fā)明所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，在小車等待區(qū)域，充分考慮了電池能量的問題，如果電池電壓低時，會自動充電，有效地增加了小車的能源，有利于小車工作距離的提高。由于加入了自動裝載電機，完全實現了自動化，排除了人工干擾等因素對AGV小車運行的影響。通過無線控制模塊，使小車完成自動啟動功能。由于在站點上不需要人為干預，所以減少了人為因素的干擾。而且，只是采用一個簡單的無線傳輸系統(tǒng)，所以成本相對較低。此外，可以根據信 息及時修改錯誤的站點信息，保證裝卸工作是正確的。上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖I為現有技術的AGV控制系統(tǒng)的方框圖。圖2為本發(fā)明較佳實施例的AGV無線控制系統(tǒng)的方框圖。圖3為本發(fā)明較佳實施例的AGV無線控制系統(tǒng)的應用示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明為克服現有技術中不穩(wěn)定性因素對AGV小車的影響，舍棄了國產AGV小車所采用的單DSP工作模式，在吸收國外先進控制思想的前提下，自主研發(fā)了基于DSP+FPGA的全新控制模式，并在控制器中加入了數據無線傳輸功能?？刂瓢逡訤PGA為處理核心，實現多軸電機的同步聯(lián)動以及實時數字圖形的處理，把DSP從復雜的工作當中解脫出來，只是實現部分的信號處理算法和FPGA的控制邏輯，并響應中斷，實現數據通信和存儲實時信號。如下詳細介紹本發(fā)明的技術方案。圖2為本發(fā)明較佳實施例的AGV無線控制系統(tǒng)的方框圖。本實施例中，AGV的無線控制系統(tǒng)包括電池21、控制模塊22、電機控制器23、第一電機24、第二電機25、第三電機26、信號處理器27及機械裝置28。電池21為供電裝置，為整個系統(tǒng)的工作提供工作電壓?？刂颇K22內置控制程序及控制電路，發(fā)出控制信號至電機控制器23,電機控制器23分別控制第一電機24、第二電機25及第三電機26的エ作，第一電機24、第二電機25又分別用于驅動設于AGV車體的機械裝置27進行X方向(水平)和Y方向(垂直)的運動。第三電機26為自動裝載電機，用于自動裝載貨物和自動卸載貨物。其中，第一電機24、第二電機25和第三電機26的驅動信號經過信號處理器27合成之后，控制機械裝置27的運動。電池21進ー步與第一電機24、第二電機25及第三電機26的輸出端連接，且控制模塊22進ー步分別連接至第一電機24輸出端和電池21之間的連接點，第二電機25輸出端和電池21之間的連接點，及第三電機26輸出端和電池21之間的連接點。AGV的無線控制系統(tǒng)進一歩包括無線控制模塊29，該無線控制模塊29與控制模塊22通信連接，以無線控制AGV小車的運動。無線控制模塊29包括第一無線裝置291、第二無線裝置292、主機293。其中，第一無線裝置291與控制模塊22連接。第二無線裝置292與主機293連接，且第一無線裝置291與第二無線裝置292無線通訊連接，二者之間的通訊方式可為藍牙、WIFI、射頻無線通訊等。請ー并參照圖3，其為本發(fā)明較佳實施例的AGV無線控制系統(tǒng)應用示意圖。第二無 線裝置292與主機293設于管理AGV小車的主站30?？梢岳斫?，第二無線裝置292也可直接設于主機293。本實施例中，控制模塊22為一雙核控制器，其包括ADSP電路(圖未標)及FPGA電路(圖未標)，二者可相互通訊。控制模塊包括設于ADSP電路及FPGA電路，其中，ADSP電路可以實現人機界面、路徑規(guī)劃、在線輸出、I/O控制、數據存儲等功能。FPGA電路主要用于實現多軸伺服控制和圖像實時傳輸功能。結合以上描述，工作量最大的多軸伺服系統(tǒng)和圖像的實時傳輸交給FPGA電路處理，其余的功能交給ADSP電路完成，這樣就實現了 ADSP與FPGA的分エ，同時二者之間也可以進行通訊，實時進行數據交換和調用。進ー步參照圖3，本發(fā)明較佳實施例具體的工作原理描述如下?？刂颇K22包括在AGV小車上設置的一個或多個傳感器，本實施例中為標號SI、S2、S3、S4、S5、S8、S9、SlO代表的傳感器，其設于AGV小車的不同部位，其中傳感器SI、S2、S3、S4、S5為導航傳感器，判斷AGV小車是否在中線運行，調整小車在適當的運行位置。傳感器S9、S10為設于小車前方的前方傳感器和傳感器S8為設于小車側面的側面?zhèn)鞲衅?。圖中的減速、站點11、加速、等待區(qū)域是設于地面的反射裝置，上述傳感器可配合反射裝置協(xié)助AGV小車的運動。主站30區(qū)域設有自動充電裝置31。在AGV小車未接到命令之前，它一般會在主站30區(qū)域等待主機293和第二無線裝置292的出站命令，在等待時間內如果電池電壓過低其會打開充電插頭與自動充電裝置301對接進行充電，自行檢查電池的一切參數并盡量修復ー些性能較差的電池單體，如果出現故障將發(fā)出報警信號。AGV小車在等待區(qū)域接到無線出發(fā)命令后，即第一無線裝置291收到來自第二無線裝置292的出發(fā)命令，將該出發(fā)命令傳送至控制模塊22，控制模塊22便會自動斷開充電開關，控制電機控制器23驅動第一電機24、第二電機25，使AGV小車沿著等待區(qū)域邊上的軌道31進入貨物運送軌道。AGV小車進入軌道后，其前方的傳感器S9、SlO和側面?zhèn)鞲衅鱏8會對周圍環(huán)境進行判斷，確定有沒有障礙物進入運行范圍，如存在障礙物將向ADSP電路發(fā)出中斷請求，并同時通過第一無線裝置291傳輸故障信息給主站30的主機293和第二無線裝置292，先由控制模塊22處理此中斷完成一次性保護，然后由主機293進行二次處理，由第二無線裝置292和AGV車體上的第一無線裝置291進行通訊，完成小車的繼續(xù)動作。在AGV進入軌道正常運行時，其導航傳感器SI、S2、S3、S4、S5將工作，并把反射回來的光電信號送給ADSP，經ADSP判斷后送給FPGA，由FPGA運算后與ADSP進行通訊，然后由由FPGA控制電機控制器23傳送控制信號給直線導航的第一電機24和第二電機25進行伺服控制。為了能夠實現AGV小車的穩(wěn)定運轉，減少小車運轉的不穩(wěn)定因素，系統(tǒng)加入了速度傳感器S7，此傳感器S7會讀取地面上的加速或減速條碼，然后送給電機控制器23，電機控制器23根據此信號進行運算后，控制第一電機24和第二電機25的運行速度，使AGV小車以不同的速度通過短距離直道、長距離直道和彎道，并把實時信息傳輸給主站30上的主機293和第二無線裝置292，主站30的主機293可以根據實時信息隨意更改AGV小車的行走速度和站點?？浚迅暮蟮男畔⑼ㄟ^第二無線裝置292發(fā)送至第一無線裝置291，進而傳送至控制模塊22，以控制AGV小車的運動。為了能夠實現AGV小車的站點功能，本發(fā)明加入了站點傳感器S6，此站點傳感器S6會對地面上的站點條碼進行讀取，并自動累加，當達到最大站點數時會自動清零并重新計數。在行走過程中第一無線裝置291會把小車站點信息傳輸給主機293并顯示，主機293會根據實際情況確定是否對小車的站點信息進行校正。為了能夠實現AGV小車的自動裝載貨物和卸載貨物功能，AGV小車在到達站點后，控制模塊22會根據當前站點的要求啟動第三電機26，由此第三電機26配合傳動裝置(圖未示)實現貨物的自動傳輸，并實時 傳送狀態(tài)信息，例如是傳送視頻信息給主站30上的第二無線裝置293，完成任務后會對主站30發(fā)起出站請求，由主站30決定其行走。經過ー個延時周期，主站30沒有回應請求，此請求會自動觸發(fā)啟動裝置使小車自動出站。綜上所述，為了提高運算速度，保證AGV系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本發(fā)明在單DSP控制器中引入FPGA，形成基于DSP+FPGA的雙核控制器，此控制器把原有的單DSP實現的多控制器系統(tǒng)集中設計，并充分考慮電池在這個系統(tǒng)的作用，實現單一控制器同步發(fā)送多軸控制信號的功能。把AGV控制系統(tǒng)中工作量最大的多軸伺服系統(tǒng)交給FPGA處理，充分發(fā)揮FPGA數據處理速度較快的特點，而人機界面、路徑規(guī)劃、在線輸出、數據存儲、I/O控制等功能交給ADSP完成，這樣就實現了 ADSP與FPGA的分エ，同時二者之間也可以進行通訊，實時進行數據交換和調用。本發(fā)明具有的有益效果是小車到達站點后，由AGV小車的雙核控制器，即控制模塊22驅動自動裝卸裝置對現場需要處理的物品進行處理，并實時傳輸現場視頻給主機293，當完成動作后會發(fā)出出站請求給主機293，當主站人員確認工作完成后，按主機293上的回車鍵讓其繼續(xù)行走，為了防止主站30無法通訊，完成動作后的出站請求會經過ー個短暫的延時后自動觸發(fā)AGV小車的啟動裝置,使小車完成自動啟動功能。由于在站點上不需要人為干預，所以減少了人為因素的干擾。而且，只是采用一個簡單的無線傳輸系統(tǒng)，所以成本相對較低。在有交叉軌道的地方，由于主站30的主機293時刻可以觀測到AGV小車的行走和周圍環(huán)境，并可以及時停止任何ー個小車的運動狀態(tài)，所以從根本上避免了小車碰撞的可能。如果由于誤操作發(fā)生了小車撞車或停車事件，可以通過第二無線裝置292重新啟動小車并重新傳輸任務給第一無線裝置291，待控制模塊22確定任務無誤后啟動小車。在小車出站后，小車可以按照其預設的站點ー站ー站行走，也可以通過第一無線裝置291和第二無線裝置292通訊后及時修改行走路徑。當AGV小車進入無人區(qū)域時，第一無線裝置291會把周圍環(huán)境通過傳感器傳輸給主站30的主機293，主機293根據收到的信息確定對小車狀態(tài)的改變，這有利于復雜エ況下的加速和減速。由于小車上的第一無線裝置291實時傳輸周圍環(huán)境和站點信息給第二無線裝置292，所以主站30上的主機293可以根據信息及時修改錯誤的站點信息，保證本站點以后的裝卸工作是正確的。由FPGA處理電機的全數伺服控制和圖像的實時傳輸，大大提高了運算速度，解決了軟件運行較慢的瓶頸，開發(fā)周期短并且可移植能力強。完全實現了單板控制，不僅節(jié)省了控制板占用空間，而且還實現了多路控制信號的同步控制。以上所述，僅是本發(fā)明的實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述掲示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā) 明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其包括電池、控制模塊、電機控制器、第一電機、第二電機、第三電機、信號處理器及機械裝置，第一電機和第二電機驅動機械裝置運動；第三電機為自動裝載電機，其特征在于該系統(tǒng)進一步包括無線控制模塊，該無線控制模塊與控制模塊通信連接，以無線控制自動導引車輛的運動；其中，電池與控制模塊、電機器依次連接，電機控制器與第一電機、第二電機和第三電機連接后，進一步連接信號處理器，控制模塊為一雙核控制器，其包括ADSP電路及FPGA電路。
2.根據權利要求I所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無線控制模塊包括第一無線裝置、第二無線裝置及主機，第一無線裝置與控制模塊連接，第二無線裝置與主機連接，且第一無線裝置與第二無線裝置無線通訊連接，第一無線裝置將自動導引車輛的運行信息發(fā)送至第二無線裝置及主機，主機根據收到的信息修改自動導引車輛的運行速度、方向，第二無線裝置將修改的信息發(fā)送至第一無線裝置，并進一步發(fā)送至控制裝置。
3.根據權利要求2所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二無線裝置與主機設于管理自動導引車輛的主站。
4.根據權利要求2所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一無線裝置和第二無線裝置之間的通訊方式可為藍牙、WIFI或射頻無線通訊。
5.根據權利要求I所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二無線裝置設于主機。
6.根據權利要求I所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池進一步與第一電機、第二電機和第三電機的輸出端連接，且控制模塊進一步分別連接至第一電機輸出端和電池之間的連接點，第二電機輸出端和電池之間的連接點，及第三電機輸出端和電池之間的連接點。
7.根據權利要求3所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主站區(qū)域設有自動充電裝置，在等待時間內如果電池電壓過低自動導引車輛的控制模塊會打開充電插頭與自動充電裝置對接進行充電。
8.根據權利要求I所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括設于自動導引車輛的一個或多個傳感器。
9.根據權利要求I所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括在自動導引車輛不同部位上設置的導航傳感器、前方傳感器、側面?zhèn)鞲衅?、速度傳感器，導航傳感器判斷自動導引車輛是否在中線運行，并調整小車在適當的運行位置。
10.根據權利要求I所述的自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括站點傳感器，所述站點傳感器會對地面上的站點條碼進行讀取，并自動累加，當達到最大站點時會自動清零并重新計數，在行走過程中第一無線裝置會把自動導引車輛的站點信息傳輸給主機并顯示，主機會根據實際情況確定是否對自動導引車輛的站點信息進行校正。
全文摘要
本發(fā)明提出一種自動導引車輛無線控制系統(tǒng)，其包括電池、控制模塊、電機控制器、第一電機、第二電機、第三電機、信號處理器及機械裝置，第一電機和第二電機驅動機械裝置運動；第三電機為自動裝載電機。該系統(tǒng)進一步包括無線控制模塊，該無線控制模塊與控制模塊通信連接，以無線控制自動導引車輛的運動；其中，電池與控制模塊、電機器依次連接，電機控制器與第一電機、第二電機和第三電機連接后，進一步連接信號處理器?？刂颇K為一雙核控制器，其包括ADSP電路及FPGA電路。
文檔編號G05D1/02GK102768537SQ20121026276
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權日2012年7月27日
發(fā)明者張好明, 李紅益, 王應海, 袁麗娟 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術學院