

AGV系統(tǒng)
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大連愛(ài)利斯智能裝備有限公司
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AGV系統(tǒng)的控制是通過(guò)物流上位調(diào)度系統(tǒng)、AGV地面控制系統(tǒng)及AGV車載控制系統(tǒng)三者之間的相互協(xié)作完成的,對(duì)該系統(tǒng)的理解,有一個(gè)非常恰當(dāng)而通俗易懂的例子:
假設(shè)某市有一家出租車公司,該公司管理先進(jìn),每輛出租車都裝全球定位系統(tǒng)(GPS),這樣在公司的監(jiān)控中心就可以清楚地知道每輛車的位置及行駛路線,司機(jī)可通過(guò)無(wú)線通信隨時(shí)向公司匯報(bào)此時(shí)車輛的載客情況。
當(dāng)有客戶需要乘坐出租車時(shí),客戶可以打電話到出租車公司的客戶中心,說(shuō)明他當(dāng)前所在的位置,以及要到達(dá)的目的地,這里,我們可將客戶的電話理解為來(lái)自物流調(diào)度系統(tǒng)的需求,出租車公司的客戶中心理解為AGV的地面控制系統(tǒng),即AGV系統(tǒng)的上位。
客戶中心收到客戶的電話后,可以通過(guò)無(wú)線電話與出租車司機(jī)聯(lián)系,選擇離客戶最近,又正好空閑的車輛A前往接客,就像AGV的地面控制系統(tǒng)進(jìn)行的車輛和任務(wù)分配;在車輛A前往接客的途中,客戶中心可能又接到報(bào)告,有空閑車輛B離客戶更近,那么客戶中心將及時(shí)通知車輛B去接客戶,取消車輛A的任務(wù),這就是AGV地面控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)車輛調(diào)度?蛻糁行膶(duì)出租車將要行駛道路的交通狀況也了如指掌,能夠及時(shí)通知各個(gè)司機(jī)選擇最便捷的道路行駛,該道路所需時(shí)間最短,但不一定是路程最短,因?yàn),最近路程的道路上可能發(fā)生了交通阻塞,這就是AGV地面系統(tǒng)中所完成的路徑搜索和路徑分配的工作。
AGV系統(tǒng)的控制過(guò)程就類似這樣一家管理先進(jìn)的出租車公司,物流上位調(diào)度系統(tǒng)、AGV地面控制系統(tǒng)和AGV車載控制系統(tǒng)分別相當(dāng)于客戶、客戶中心和出租車司機(jī),AGV地面控制系統(tǒng)和各臺(tái)AGV之間通過(guò)無(wú)線通信來(lái)交換信息,調(diào)度AGV的作業(yè),并為其選擇路徑(線),確保交通通暢。AGV是以電池為動(dòng)力的,當(dāng)電量不足時(shí),會(huì)向地面控制系統(tǒng)發(fā)出充電請(qǐng)求,在得到允許后,前往充電站自動(dòng)充電,在充電期間,AGV地面控制系統(tǒng)不會(huì)向此AGV分配任何任務(wù),就與出租車進(jìn)了加油站不再載客一樣。
曾有國(guó)外專家對(duì)AGV控制系統(tǒng)需解決的主要問(wèn)題做了恰當(dāng)?shù)谋扔鳎篧here am I? (我在哪里?)Where am I going?(我要去哪里?) How can I get there?(我怎么去?),這三個(gè)問(wèn)題歸納起來(lái)分別就是AGV控制系統(tǒng)中的三個(gè)主要技術(shù):AGV的導(dǎo)航(Navigation),AGV的路徑規(guī)劃(Layout designing),AGV的導(dǎo)引控制(Guidance)。為了能夠解決好這些問(wèn)題,AGV系統(tǒng)的構(gòu)成也必然復(fù)雜:
AGV控制系統(tǒng)分為地面(上位)控制系統(tǒng)、車載(單機(jī))控制系統(tǒng)及導(dǎo)航/導(dǎo)引系統(tǒng),其中,地面控制系統(tǒng)指AGV系統(tǒng)的固定設(shè)備,主要負(fù)責(zé)任務(wù)分配,車輛調(diào)度,路徑(線)管理,交通管理,自動(dòng)充電等功能;車載控制系統(tǒng)在收到上位系統(tǒng)的指令后,負(fù)責(zé)AGV的導(dǎo)航計(jì)算,導(dǎo)引實(shí)現(xiàn),車輛行走,裝卸操作等功能;導(dǎo)航/導(dǎo)引系統(tǒng)為AGV單機(jī)提供系統(tǒng)絕對(duì)或相對(duì)位置及航向。
AGV系統(tǒng)是一套復(fù)雜的控制系統(tǒng),加之不同項(xiàng)目對(duì)系統(tǒng)的要求不同,更增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性,因此,系統(tǒng)在軟件配置上設(shè)計(jì)了一套支持AGV項(xiàng)目從路徑規(guī)劃、流程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真(Simulation)到項(xiàng)目實(shí)施全過(guò)程的解決方案。上位系統(tǒng)提供了可靈活定義AGV系統(tǒng)流程的工具,可根據(jù)用戶的實(shí)際需求來(lái)規(guī)劃或修改路徑或系統(tǒng)流程;而下位系統(tǒng)也提供了可供用戶定義不同AGV功能的編程語(yǔ)言。
地面控制
AGV地面控制系統(tǒng)(Stationary System)即AGV上位控制系統(tǒng),是AGV系統(tǒng)的核心。其主要功能是對(duì)AGV系統(tǒng)(AGVS)中的多臺(tái)AGV單機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配,車輛管理,交通管理,通訊管理等。
任務(wù)管理:任務(wù)管理類似計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理,它提供對(duì)AGV地面控制程序的解釋執(zhí)行環(huán)境;提供根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)和啟動(dòng)時(shí)間的調(diào)度運(yùn)行;提供對(duì)任務(wù)的各種操作如啟動(dòng)、停止、取消等。
車輛管理:車輛管理是AGV管理的核心模塊,它根據(jù)物料搬運(yùn)任務(wù)的請(qǐng)求,分配調(diào)度AGV執(zhí)行任務(wù),根據(jù)AGV行走時(shí)間最短原則,計(jì)算AGV的最短行走路徑,并控制指揮AGV的行走過(guò)程,及時(shí)下達(dá)裝卸貨和充電命令。
交通管理:根據(jù)AGV的物理尺寸大小、運(yùn)行狀態(tài)和路徑狀況,提供AGV互相自動(dòng)避讓的措施,同時(shí)避免車輛互相等待的死鎖方法和出現(xiàn)死鎖的解除方法;AGV的交通管理主要有行走段分配和死鎖報(bào)告功能。
通訊管理:通信管理提供AGV地面控制系統(tǒng)與AGV單機(jī)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、地面IO設(shè)備、車輛仿真系統(tǒng)及上位計(jì)算機(jī)的通信功能。和AGV間的通信使用無(wú)線電通信方式,需要建立一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò),AGV只和地面系統(tǒng)進(jìn)行雙向通信,AGV間不進(jìn)行通信,地面控制系統(tǒng)采用輪詢方式和多臺(tái)AGV通信;與地面監(jiān)控系統(tǒng)、車輛仿真系統(tǒng)、上位計(jì)算機(jī)的通信使用TCP/IP通信。
車輛驅(qū)動(dòng):小車驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)AGV狀態(tài)的采集,并向交通管理發(fā)出行走段的允許請(qǐng)求,同時(shí)把確認(rèn)段下發(fā)AGV。
安全系統(tǒng):對(duì)于載重移動(dòng)機(jī)器人與活動(dòng)的人員及復(fù)雜工廠環(huán)境而言,智能AGV搬運(yùn)機(jī)器人的安全性是其設(shè)計(jì)的重中之重。很多企業(yè)在選擇和要求AGV各種功能的時(shí)候往往忽略了AGV安全性,也有很多AGV制造廠商因?yàn)闆](méi)有掌握AGV安全技術(shù)核心沒(méi)有研發(fā)安全系統(tǒng)的團(tuán)隊(duì)或無(wú)法進(jìn)行深度安全避障研究,貿(mào)然使用一些本來(lái)就存在安全隱患的技術(shù)和避障模塊,甚至有的廠商極不負(fù)責(zé)的使用一些廉價(jià)的淘汰技術(shù)和安全產(chǎn)品。
車載控制
AGV車載控制系統(tǒng)(Onboard System),即AGV單機(jī)控制系統(tǒng),在收到上位系統(tǒng)的指令后,負(fù)責(zé)AGV單機(jī)的導(dǎo)航,導(dǎo)引,路徑選擇,車輛驅(qū)動(dòng),裝卸操作等功能。
導(dǎo)航(Navigation):AGV單機(jī)通過(guò)自身裝備的導(dǎo)航器件測(cè)量并計(jì)算出所在全局坐標(biāo)中的位置和航向。
導(dǎo)引(Guidance):AGV單機(jī)根據(jù)目前的位置、航向及預(yù)先設(shè)定的理論軌跡來(lái)計(jì)算下個(gè)周期的速度值和轉(zhuǎn)向角度值即,AGV運(yùn)動(dòng)的命令值。
路徑選擇(Searching):AGV單機(jī)根據(jù)上位系統(tǒng)的指令,通過(guò)計(jì)算,預(yù)先選擇即將運(yùn)行的路徑,并將結(jié)果報(bào)送上位控制系統(tǒng),能否運(yùn)行由上位系統(tǒng)根據(jù)其它AGV所在的位置統(tǒng)一調(diào)配。AGV單機(jī)行走的路徑是根據(jù)實(shí)際工作條件設(shè)計(jì)的,它有若干“段”(Segment)組成。每一“段”都指明了該段的起始點(diǎn)、終止點(diǎn),以及AGV在該段的行駛速度和轉(zhuǎn)向等信息。
車輛驅(qū)動(dòng)(Driving):AGV單機(jī)根據(jù)導(dǎo)引(Guidance)的計(jì)算結(jié)果和路徑選擇信息,通過(guò)伺服器件控制車輛運(yùn)行。
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