CN109062150A - 一种基于agv的自动搬运***及其多agv协作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于AGV的自动搬运***及其多AGV协作方法，包括AGV车体***、AGV地面控制***、AGV车载控制***、AGV导航导引***；所述AGV车体***实现车辆结构组成及驱动，AGV地面控制***实现对多台AGV单机进行任务分配、车辆管理、交通管理、通讯管理；AGV车载控制***实现AGV单机的导航、导引、路径选择、车辆驱动、装卸操作的控制；所述AGV导航导引***能够实现无人自动驾驶导航导引。本发明自动搬运***负重载量能与场地相符合，AGV的引导路径能够更加优化，***维护成本低；自动导引运输车在行驶中平稳，能够自动避障；对多AGV协作运行进行规划、调度、管理及控制，使得运行精确、安全。
Description
技术领域
本发明属于智能装备技术领域，具体涉及一种基于AGV的自动搬运***及其多AGV协作方法。
背景技术
在传统的工厂作业环境中，自动仓库与生产车间之间，各工位之间，各段输送线之间的物件输送主要依赖人力，存在运输效率低，工人劳动强度大，人力成本高，生产环境恶劣，容易发生安全事故等问题，不利于企业的长远有利发展。
近年来，随着科学技术的发展，自动化技术呈现加速发展的趋势，国内自动化立体仓库和自动化柔性装配线进入发展与普及阶段。其中，在自动仓库与生产车间之间，各工位之间，各段输送线之间，AGV起了无可替代的重要作用。
AGV（自动导引运输车）扮演物料运输的角色已经50多年了。第一辆AGV诞生于1953年，它是由一辆牵引式拖拉机改造而成的，带有车兜，在一间杂货仓库中沿着布置在空中的导线运输货物。到上世纪五十年代末到六十年代初期时，已有多种类型的牵引式AGV用于工厂和仓库。20世纪70年代，基本的导引技术是靠感应埋在地下的导线产生的电磁频率；通过一个叫做“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率，从而指引AGV沿着预定的路径行驶。20世纪80年代末期，无线式导引技术引入到AGV***中，这样提高了AGV***的灵活性和准确性，而且，当需要修改路径时，也不必改动地面或中断生产。
与传统的传送辊道或传送带相比，AGV***输送路线具有施工简单、路径灵活，不占用空间、较好的移动性、柔性等优点。因此，应用AGV智能导航运输***，可以大大节省人力成本，提高车间作业安全，改善车间工作环境，提高运输效率，且不容易发生安全事故。
现有的基于AGV的物料自动搬运***负重载量不能与场地相符合，AGV的引导路径不是最优化，***维护成本高，对AGV的应用造成阻碍。
发明内容
本发明的目的是解决上述不足，提供一种基于AGV的自动搬运***及其多AGV协作方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种基于AGV的自动搬运***，包括AGV车体***、AGV地面控制***、AGV车载控制***、AGV导航导引***；所述AGV车体***实现车辆结构组成及驱动，AGV地面控制***实现对多台AGV单机进行任务分配、车辆管理、交通管理、通讯管理；AGV车载控制***实现AGV单机的导航、导引、路径选择、车辆驱动、装卸操作的控制；所述AGV导航导引***能够实现无人自动驾驶导航导引。
所述AGV车体***包括车架、壳体、驱动组件、避障组件、面板组件、电池；所述壳体、驱动组件、避障组件、电池安装在车架上，所述面板组件安装在壳体上；所述驱动组件包括驱动部件和连接部件，所述驱动自检通过连接部件与车架连接；连接部件呈三角形，其包括三角形的下板和三角形的上板，下板与驱动部分连接，上板与车架连接，上板与下板之间设有三个弹簧，上板与下板之间设有三个固定机构；所述驱动部件包括电机、传动螺杆轴、套在传动螺杆轴上的第一轴承、走动螺套和提升链条，电机通过传动机构与传动螺杆轴的一端连接，走动螺套套在传动螺杆轴上且与传动螺杆轴螺纹连接；走动螺套底部延伸设有安装板，安装板上设有走动轴穿过，传动螺杆轴的两侧分别设有支撑架，支撑架上设有行程槽，走动轴的两端分别置于行程槽内；其中一侧的支撑架上于行程槽的两端分别设有限位开关，限位开关与电机连接，走动轴的端部设有限位开关拨件，限位开关拨件与限位开关配合；提升链条的一端与走动轴连接，另一端与驱动总成连接；所述避障组件包括光电避障机构和机械避障机构；机械避障机构包括角度斜板、位于角度斜板后方的机械避障支架、安装在机械避障支架上的直线轴承、与直线直线轴承配的滑动轴和与滑动轴配合的限位开关，滑动轴一端与角度斜板连接，限位开关设置在滑动轴的另一端，机械避障支架与角度斜板之间设有复位弹簧，角度斜板成V形；光电避障机构包括设于角度斜板中间位置的光电避障器。
所述AGV地面控制***包括控制平台及显示终端；控制平台按照现场要求对AGV行驶路径进行规划，按照功能要求对运行流程进行编排；然后运行平台动态解析这些***路径和流程模型，对AGV进行调度和管理，指挥各辆AGV完成搬运任务并对AGV的运行位置、状态及任务的完成情况进行监控，将所有的零配件的入库、分选上线、组装完成的信息，以及该生产线的所有组装信息通过显示终端自动、实时发布给现场的作业人员。
所述AGV车载控制***安装在AGV车体***中的壳体中；所述AGV车载控制***包括磁感应模块、惯性模块、避障模块、通讯融合模块和运动控制模块；所述磁感应模块通过磁感应器实时感知预定轨迹上布置的磁钉的相对位置，从而得到AGV的绝对位置信息与航向角信息；所述惯性模块通过多个传感器实时感知AGV在平面直角坐标系XOY下的相对位置坐标和运动信息；所述平面直角坐标系XOY是以所述AGV的初始位置为原点O，以正东方向为X轴，以正北方向为Y轴而建立的；所述避障模块通过超声波传感器与红外传感器分别实时检测AGV和障碍物之间的距离d1和d2，并在测量距离小于阈值ε时，将所述红外传感器检测的距离d2发送给所述通讯融合模块，在测量距离大于等于阈值时，将所超声波传感器检测的距离d1发送给所述通讯融合模块；所述通讯融合模块通过卡尔曼滤波算法将所述AGV的绝对位置信息与航向角信息、相对位置坐标和运动信息以及AGV和障碍物之间的距离进行融合处理，得到导引数据，以修正所述惯性模块产生的累积误差；所述运动控制模块根据所述导引数据实现对AGV的实时控制。
所述AGV导航导引***包括指令接收模块，用于接收调度指令，所述调度指令包括调度路径，所述调度路径包括调度起始位置及调度目标位置；起始位置获取模块，用于获取AGV起始位置；导航控制模块，用于当所述AGV起始位置与所述调度起始位置一致时，根据所述调度指令控制AGV运动至所述调度目标位置。
一种基于AGV的自动搬运***的多AGV协作方法，包括以下步骤：
（1）设立多传感器避障***，设置完整感应***实现AGV精确定位，路径规划步骤、规划当前AGV的当前任务行走路径；
（2）冲突点检测步骤、检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点，对多AGV运行进行调度、管理及控制，所述冲突点为当前任务行走路径与调度区域内其它AGV的行走路径重合的路径点；有则转抢占判断步骤；否则规划正在执行路径并转任务执行步骤；
（3）抢占判断步骤、找出最远不冲突点作为正在执行路径，检测正在执行路径不为空时转任务执行步骤，检测正在执行路径为空时判断是否满足抢占条件，是则抢占，否则等待预设时间转冲突点检测步骤；
（4）任务执行步骤、控制当前AGV前进执行任务，正在执行路径完毕判断当前任务是否存在剩余路径，是则转冲突点检测步骤将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则将当前AGV切换为空闲状态。
本发明的提供的一种基于AGV的自动搬运***及其多AGV协作方法，自动搬运***负重载量能与场地相符合，AGV的引导路径能够更加优化，***维护成本低；自动导引运输车在行驶中，不发生左右偏离、寻磁不精确、停车不精准、行驶不稳定的现象，行驶平稳，能够自动避障；对多AGV协作运行进行规划、调度、管理及控制，使得运行精确、安全。
具体实施方式
本发明的提供的一种基于AGV的自动搬运***，包括AGV车体***、AGV地面控制***、AGV车载控制***、AGV导航导引***；所述AGV车体***实现车辆结构组成及驱动，AGV地面控制***实现对多台AGV单机进行任务分配、车辆管理、交通管理、通讯管理；AGV车载控制***实现AGV单机的导航、导引、路径选择、车辆驱动、装卸操作的控制；所述AGV导航导引***能够实现无人自动驾驶导航导引。
所述AGV车体***包括车架、壳体、驱动组件、避障组件、面板组件、电池；所述壳体、驱动组件、避障组件、电池安装在车架上，所述面板组件安装在壳体上；所述驱动组件包括驱动部件和连接部件，所述驱动自检通过连接部件与车架连接；连接部件呈三角形，其包括三角形的下板和三角形的上板，下板与驱动部分连接，上板与车架连接，上板与下板之间设有三个弹簧，上板与下板之间设有三个固定机构；所述驱动部件包括电机、传动螺杆轴、套在传动螺杆轴上的第一轴承、走动螺套和提升链条，电机通过传动机构与传动螺杆轴的一端连接，走动螺套套在传动螺杆轴上且与传动螺杆轴螺纹连接；走动螺套底部延伸设有安装板，安装板上设有走动轴穿过，传动螺杆轴的两侧分别设有支撑架，支撑架上设有行程槽，走动轴的两端分别置于行程槽内；其中一侧的支撑架上于行程槽的两端分别设有限位开关，限位开关与电机连接，走动轴的端部设有限位开关拨件，限位开关拨件与限位开关配合；提升链条的一端与走动轴连接，另一端与驱动总成连接；所述避障组件包括光电避障机构和机械避障机构；机械避障机构包括角度斜板、位于角度斜板后方的机械避障支架、安装在机械避障支架上的直线轴承、与直线直线轴承配的滑动轴和与滑动轴配合的限位开关，滑动轴一端与角度斜板连接，限位开关设置在滑动轴的另一端，机械避障支架与角度斜板之间设有复位弹簧，角度斜板成V形；光电避障机构包括设于角度斜板中间位置的光电避障器。
所述AGV地面控制***包括控制平台及显示终端；控制平台按照现场要求对AGV行驶路径进行规划，按照功能要求对运行流程进行编排；然后运行平台动态解析这些***路径和流程模型，对AGV进行调度和管理，指挥各辆AGV完成搬运任务并对AGV的运行位置、状态及任务的完成情况进行监控，将所有的零配件的入库、分选上线、组装完成的信息，以及该生产线的所有组装信息通过显示终端自动、实时发布给现场的作业人员。
所述AGV车载控制***安装在AGV车体***中的壳体中；所述AGV车载控制***包括磁感应模块、惯性模块、避障模块、通讯融合模块和运动控制模块；所述磁感应模块通过磁感应器实时感知预定轨迹上布置的磁钉的相对位置，从而得到AGV的绝对位置信息与航向角信息；所述惯性模块通过多个传感器实时感知AGV在平面直角坐标系XOY下的相对位置坐标和运动信息；所述平面直角坐标系XOY是以所述AGV的初始位置为原点O，以正东方向为X轴，以正北方向为Y轴而建立的；所述避障模块通过超声波传感器与红外传感器分别实时检测AGV和障碍物之间的距离d1和d2，并在测量距离小于阈值ε时，将所述红外传感器检测的距离d2发送给所述通讯融合模块，在测量距离大于等于阈值时，将所超声波传感器检测的距离d1发送给所述通讯融合模块；所述通讯融合模块通过卡尔曼滤波算法将所述AGV的绝对位置信息与航向角信息、相对位置坐标和运动信息以及AGV和障碍物之间的距离进行融合处理，得到导引数据，以修正所述惯性模块产生的累积误差；所述运动控制模块根据所述导引数据实现对AGV的实时控制。
所述AGV导航导引***包括指令接收模块，用于接收调度指令，所述调度指令包括调度路径，所述调度路径包括调度起始位置及调度目标位置；起始位置获取模块，用于获取AGV起始位置；导航控制模块，用于当所述AGV起始位置与所述调度起始位置一致时，根据所述调度指令控制AGV运动至所述调度目标位置。
一种基于AGV的自动搬运***的多AGV协作方法，包括以下步骤：
（1）设立多传感器避障***，设置完整感应***实现AGV精确定位，路径规划步骤、规划当前AGV的当前任务行走路径；
（2）冲突点检测步骤、检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点，对多AGV运行进行调度、管理及控制，所述冲突点为当前任务行走路径与调度区域内其它AGV的行走路径重合的路径点；有则转抢占判断步骤；否则规划正在执行路径并转任务执行步骤；
（3）抢占判断步骤、找出最远不冲突点作为正在执行路径，检测正在执行路径不为空时转任务执行步骤，检测正在执行路径为空时判断是否满足抢占条件，是则抢占，否则等待预设时间转冲突点检测步骤；
（4）任务执行步骤、控制当前AGV前进执行任务，正在执行路径完毕判断当前任务是否存在剩余路径，是则转冲突点检测步骤将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则将当前AGV切换为空闲状态。
上述实施例只是说明本发明的技术方式与技术特点，其目的是让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于AGV的自动搬运***，其特征在于：包括AGV车体***、AGV地面控制***、AGV车载控制***、AGV导航导引***；所述AGV车体***实现车辆结构组成及驱动，AGV地面控制***实现对多台AGV单机进行任务分配、车辆管理、交通管理、通讯管理；AGV车载控制***实现AGV单机的导航、导引、路径选择、车辆驱动、装卸操作的控制；所述AGV导航导引***能够实现无人自动驾驶导航导引。
2.如权利要求1所述的一种基于AGV的自动搬运***，其特征在于：所述AGV车体***包括车架、壳体、驱动组件、避障组件、面板组件、电池；所述壳体、驱动组件、避障组件、电池安装在车架上，所述面板组件安装在壳体上；所述驱动组件包括驱动部件和连接部件，所述驱动自检通过连接部件与车架连接；连接部件呈三角形，其包括三角形的下板和三角形的上板，下板与驱动部分连接，上板与车架连接，上板与下板之间设有三个弹簧，上板与下板之间设有三个固定机构；所述驱动部件包括电机、传动螺杆轴、套在传动螺杆轴上的第一轴承、走动螺套和提升链条，电机通过传动机构与传动螺杆轴的一端连接，走动螺套套在传动螺杆轴上且与传动螺杆轴螺纹连接；走动螺套底部延伸设有安装板，安装板上设有走动轴穿过，传动螺杆轴的两侧分别设有支撑架，支撑架上设有行程槽，走动轴的两端分别置于行程槽内；其中一侧的支撑架上于行程槽的两端分别设有限位开关，限位开关与电机连接，走动轴的端部设有限位开关拨件，限位开关拨件与限位开关配合；提升链条的一端与走动轴连接，另一端与驱动总成连接；所述避障组件包括光电避障机构和机械避障机构；机械避障机构包括角度斜板、位于角度斜板后方的机械避障支架、安装在机械避障支架上的直线轴承、与直线直线轴承配的滑动轴和与滑动轴配合的限位开关，滑动轴一端与角度斜板连接，限位开关设置在滑动轴的另一端，机械避障支架与角度斜板之间设有复位弹簧，角度斜板成V形；光电避障机构包括设于角度斜板中间位置的光电避障器。
3.如权利要求1所述的一种基于AGV的自动搬运***，其特征在于：所述AGV地面控制***包括控制平台及显示终端；控制平台按照现场要求对AGV行驶路径进行规划，按照功能要求对运行流程进行编排；然后运行平台动态解析这些***路径和流程模型，对AGV进行调度和管理，指挥各辆AGV完成搬运任务并对AGV的运行位置、状态及任务的完成情况进行监控，将所有的零配件的入库、分选上线、组装完成的信息，以及该生产线的所有组装信息通过显示终端自动、实时发布给现场的作业人员。
4.如权利要求1所述的一种基于AGV的自动搬运***，其特征在于：所述AGV车载控制***安装在AGV车体***中的壳体中；所述AGV车载控制***包括磁感应模块、惯性模块、避障模块、通讯融合模块和运动控制模块；所述磁感应模块通过磁感应器实时感知预定轨迹上布置的磁钉的相对位置，从而得到AGV的绝对位置信息与航向角信息；所述惯性模块通过多个传感器实时感知AGV在平面直角坐标系XOY下的相对位置坐标和运动信息；所述平面直角坐标系XOY是以所述AGV的初始位置为原点O，以正东方向为X轴，以正北方向为Y轴而建立的；所述避障模块通过超声波传感器与红外传感器分别实时检测AGV和障碍物之间的距离d1和d2，并在测量距离小于阈值ε时，将所述红外传感器检测的距离d2发送给所述通讯融合模块，在测量距离大于等于阈值时，将所超声波传感器检测的距离d1发送给所述通讯融合模块；所述通讯融合模块通过卡尔曼滤波算法将所述AGV的绝对位置信息与航向角信息、相对位置坐标和运动信息以及AGV和障碍物之间的距离进行融合处理，得到导引数据，以修正所述惯性模块产生的累积误差；所述运动控制模块根据所述导引数据实现对AGV的实时控制。
5.如权利要求1所述的一种基于AGV的自动搬运***，其特征在于：所述AGV导航导引***包括指令接收模块，用于接收调度指令，所述调度指令包括调度路径，所述调度路径包括调度起始位置及调度目标位置；起始位置获取模块，用于获取AGV起始位置；导航控制模块，用于当所述AGV起始位置与所述调度起始位置一致时，根据所述调度指令控制AGV运动至所述调度目标位置。
6.权利要求1所述的一种基于AGV的自动搬运***的多AGV协作方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）设立多传感器避障***，设置完整感应***实现AGV精确定位，路径规划步骤、规划当前AGV的当前任务行走路径；
（2）冲突点检测步骤、检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点，对多AGV运行进行调度、管理及控制，所述冲突点为当前任务行走路径与调度区域内其它AGV的行走路径重合的路径点；有则转抢占判断步骤；否则规划正在执行路径并转任务执行步骤；
（3）抢占判断步骤、找出最远不冲突点作为正在执行路径，检测正在执行路径不为空时转任务执行步骤，检测正在执行路径为空时判断是否满足抢占条件，是则抢占，否则等待预设时间转冲突点检测步骤；
（4）任务执行步骤、控制当前AGV前进执行任务，正在执行路径完毕判断当前任务是否存在剩余路径，是则转冲突点检测步骤将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则将当前AGV切换为空闲状态。
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