CN111367294A - 一种激光agv调度控制***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光AGV调度控制***，对多个激光AGV小车进行控制，控制***设置无线通信基站、调度***及自动充电桩；无线通信基站将调度***与激光AGV小车、调度***与自动充电桩进行信号连接。本发明还公开了该调度控制***的控制方法。采用上述技术方案，根据任务的属性，利用AStar算法规划出一条最短行驶路径，减少每台小车的运行行驶时间；解决激光AGV在相向冲突路段、重复路段及交叉路口处激光AGV相撞或等待时间过长的问题；增加自动充电模块，减少人工成本，提高***的效率，实现整个***的无人化操作。

Description

一种激光AGV调度控制***及其控制方法

技术领域

本发明属于自动化物料运输机械设备的自动控制技术领域。更具体地，本发明涉及一种激光AGV调度控制***。本发明还涉及该激光AGV调度控制***的控制方法。

背景技术

一、激光AGV的相关技术发展背景介绍：

自动引导小车AGV(Automatic Guided Vehicle)是一种自动化物料搬运设备，它具有自动化设备高、应用灵活、安全可靠、无人操作、施工简单及维修方便等诸多优点，因而广泛应用于汽车制造业、烟草行业、工程机械行业等场所。AGV可以在自动化生产线或物料运输***中完成物料搬运、运输、转移等任务，是整个物流运输自动化***和工业生产自动化控制***的重要组成部分之一。

激光AGV相比于其他导航的AGV，具有转弯半径小、路径更改方便的特别，只需要安装反光板及布置网络的简单施工。在激光AGV应用的制造业生产运输及物流业等产业中，其生产物流订单大多具有周期短、批次多、单次运输量小、路径复杂等特点，因此设计一套高效率、优化任务分配方案并能为多激光AGV规划出无冲突的最短路径的激光AGV调度***显得尤为重要。

二、现有技术公开的文献检索结果：

中国专利文献：

一种AGV小车的调度监控***及方法(申请号：201810142233.3)，其记载的技术方案是：当接收到新的运输任务时，自动检测出空闲状态的AGV小车；调度空闲状态的AGV小车执行运输任务，并规划行车路线，发送给对应的AGV小车；AGV小车按照规划路线进行运输任务；该专利文献认为：其技术方案能够有效提高工作区域内AGV小车的利用率；同时车载子***实时检测AGV小车的运行状态，并上传给调度监控中心，供调度监控中心进行实时监控的故障检测，能够及时发现异常信息，以便于及时处理。

三、最接近的现有技术存在的技术问题：

但实质上，该专利文献记载的技术方案的方法并未考虑到AGV在运行过程中所遇到的多车相撞问题，只适合无交叉的路段，且在调度小车时未综合车辆电量的问题。

发明内容

本发明提供一种激光AGV调度控制***，其目的是通过调度解决多车相撞的问题，提高运行效率及安全性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的激光AGV调度控制***，对多个激光AGV小车进行控制；所述的控制***设置无线通信基站、调度***及自动充电桩；所述的无线通信基站将调度***与激光AGV小车、调度***与自动充电桩进行信号连接。

所述的激光AGV小车设置车载控制***，该***包括定位模块、安全模块、通信模块以及执行模块。

所述的调度***包括信号收发模块、数据库模块、地图管理模块、动态监控模块、交通管制模块、路径规划模块、自动充电模块、任务调度模块、交通管制模块、日志打印模块以及外部对接模块。

所述的定位模块利用激光的准直性和不散发性对激光AGV小车所处的位置进行精确定位；在激光AGV小车行驶的过程中，通过安装在车体上方的激光检测扫描头不断地扫描周围环境；当扫描到行驶路径周围预先垂直设定的至少三块反光板后，根据反光板的坐标值及各反光板相对于车体纵向轴的方位角，计算出车体当前在全局坐标系中的X、Y坐标，以及车体行驶方向与该坐标系X轴的夹角。

所述的安全模块保护AGV自身安全、维护AGV功能的顺利完成；还保护人员和运行环境设施的安全；其主要包括：

1)、障碍物检测装置：通过安装激光扫描安全***来检测是否存在影响车体运行的障碍物，给予车辆停止信号或减速的信号；

2)、急停装置：通过在AGV车身上安装急停开关按钮来应对激光AGV小车的突发异常状况。

所述的通信模块是激光AGV小车与调度***之间交换信息和命令的桥梁；当接收到调度***给出的命令时，转变成激光AGV小车的执行命令，并实时地将激光AGV小车在运行中的信息反馈至调度***中；激光AGV小车在运行中的信息包括任务接收提示、实时位置状态反馈以及报警信息反馈。

所述的执行模块执行以下动作：控制叉车叉齿的升降、控制车体的转弯、行进速度、前进、倒退、停止。

所述的无线通信基站通过建立无线局域网络来传输信息；所述的无线通信基站覆盖激光AGV小车的整体运行环境中。

所述的数据库模块用于存储AGV的参数位置及状态信息、站点的类型及位置信息；主要包括环境路线信息、环境站点信息、AGV自身的信息、任务分配表。

所述的地图管理模块存储拓扑地图环境的信息，能够对站点及路线的信息进行删减、增改操作；同时，在更新地图时，确保两站点之间在路径上均有可到达的路线。

所述的动态监控模块实时显示小车的位姿、状态、电量、错误信息以及所执行的任务。

所述的交通管制模块解决激光AGV小车在运行过程中出现的路径冲突、路径重复以及节点冲突问题。

所述的路径规划模块采用Astar算法规划当前所需执行任务起点至任务终点的路径；分析与其他激光AGV小车所需行走的剩余路径的关系；若冲突域过长，为了减少车辆的等待时间，则先规划激光AGV小车至临时避让点等待；待路径冲突解锁后，再执行剩下的任务。

所述的自动充电模块的工作方式是：当激光AGV小车的电量低于设定值时，若激光AGV小车处于忙碌状态，表明当前正在执行任务，则待激光AGV小车执行完该任务后，调度至自动充电桩位置；若AGV处于空闲状态，则直接调度至自动充电桩位置；当激光AGV小车处于充电状态时，将不再执行其他任务。

所述的任务调度模块结合手动派发的任务以及存储在数据库中待派发的任务；优先派发优先级高的任务，以最短路径为原则派发至空闲的激光AGV小车；默认激光AGV小车在执行完任务后，若无新的待执行任务，则调度行驶至待机点等待。

所述的日志打印模块记录AGV在执行任务过程中的出错故障、异常坐标等信息，以便快速查找运行故障信息。

所述的外部对接模块包括调度***与工厂提升机、上下料设备或呼叫盒的对接、与MES、ERP或仓管***的对接，以及与Web Service的对接，并支持多种数据库及中间表的对接。

所述的自动充电桩为无线充电装置即非接触充电装置。

为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的激光AGV调度控制***的控制方法，其技术方案是：

设AGV1为自身激光AGV小车，AGV2为相对激光AGV小车；

所述的激光AGV小车在运行的过程中，将AGV1的剩余路径{R1}与AGV2的剩余路径{R2}进行对比，首先查找是否存在首个冲突域路段；

若AGV1距离冲突域较近且AGV2已在冲突域中，则AGV1停止运行，并将AGV1的ID添加至AGV2的加锁列表中；

若不满足路径冲突，则判断是否有路径重复，即{R1}和{R2}进行对比，找出首个路径名一致的下标；若AGV1的下一个节点进入路径重复路段，AGV2已在重复路段中，则AGV1停止，并将AGV1的ID添加至AGV2的加锁列表中；

若不满足以上两个条件，则判断是否立即进入节点冲突，即十字交叉路口情况；若AGV2占用十字路口的节点，AGV1即将进入十字路口，则停止AGV1并将自身的ID添加至AGV2中；

当激光AGV小车到达站点的子位置执行任务时，或者激光AGV小车离开站点进入路径时，则放行满足条件的加锁列表中的小车。

当不采用电缆将车辆与供电***连接，而使AGV车身的充电接头与自动充电桩的接头准确对接，分为以下步骤：

1)、调度待充电的激光AGV小车至空闲的自动充电桩位置，激光AGV小车打开充电面刷；

2)、调度***下发开启充电指令至对应的自动充电桩，并判断充电刷上的电压是否满足充电条件；如果满足，则开启充电，激光AGV小车更新自身的状态为正在充电；

3)、调度***实时检测激光AGV小车当前的电量；若未充满，则继续充电；若已充满，则调度***将断电指令发送至自动充电桩；待调度***接收到自动充电桩已完成充电的信号后，将激光AGV小车更改状态为未充电；

4)、调度***调度激光AGV小车至待机点执行新一轮的任务。

本发明采用上述技术方案，通过建立环境拓扑地图后，以任务优先级为筛选前提，根据最短路径派发至空闲的激光AGV，若该任务与其他AGV冲突路径过长，则优先行驶至冲突路径段的避让点处，以减少等待的时间；本发明具有原理简单，适应性广的特点，解决了冲突路径、重复路径及交叉路口处的情况；当激光AGV执行完任务后，若无待执行的任务，则自动行驶至待机点处等待，同时增加了自动充电模块，通过实时监控激光AGV的电量，当电量不足时，待激光AGV执行完当前的任务后，自行调度至无线充电区与自动充电桩对接完成车辆的充电，避免了因小车电量不足影响其它车辆的运行，提高了小车的运行效率；可调度分配各激光AGV的行驶，适用于工厂多个激光AGV的管理，具有效率高、安全性好的特点，同时可与多种***进行对接，从而实现自动物流***的运输。

附图说明

附图内容的简要说明如下：

图1为本发明的激光AGV调度控制方法及***的原理图；

图2为本发明的激光AGV执行任务的流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一、本发明的***结构：

如图1所示本发明的结构，为一种激光AGV调度控制***，对多个激光AGV小车进行控制。所述的激光AGV小车主要靠车载控制***来完成AGV的导引、驱动转向控制、执行机构操作、安全防护的工作。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现通过调度解决多车相撞的问题、提高运行效率及安全性的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1所示，本发明的激光AGV调度控制***设置无线通信基站、调度***及自动充电桩；所述的无线通信基站将调度***与激光AGV小车、调度***与自动充电桩进行信号连接。

通过调度控制***对物流***中多个激光AGV小车进行调控，完成车辆的自动充电，增加***的安全性及高效性，实现整个***的无人化操作功能。

二、激光AGV小车的构成：

所述的激光AGV小车的车载控制***包括定位模块、安全模块、通信模块以及执行模块。

三、无线通信基站的作用：

所述的无线通信基站是调度***与激光AGV小车传输信息以及调度***与自动充电桩交互信息的桥梁。

四、调度***的组成及作用：

所述的调度***包括信号收发模块、数据库模块、地图管理模块、动态监控模块、交通管制模块、路径规划模块、自动充电模块、任务调度模块、交通管制模块、日志打印模块以及外部对接模块。

所述的定位模块利用激光的准直性和不散发性对激光AGV小车所处的位置进行精确定位；其主要原理是在激光AGV小车行驶的过程中，通过安装在车体上方的激光检测扫描头不断地扫描周围环境；当扫描到行驶路径周围预先垂直设定的至少三块反光板后，根据反光板的坐标值及各反光板相对于车体纵向轴的方位角，计算出车体当前在全局坐标系中的X、Y坐标，以及车体行驶方向与该坐标系X轴的夹角。

所述的安全模块除了保护AGV自身安全、维护AGV功能的顺利完成外，还应尽可能地保护人员和运行环境设施的安全；其主要包括：

1)、障碍物检测装置：通过安装激光扫描安全***来检测是否存在影响车体运行的障碍物，给予车辆停止信号或减速的信号；

2)、急停装置：通过在AGV车身上安装急停开关按钮来应对激光AGV小车的突发异常状况。

所述的通信模块是激光AGV小车与调度***之间交换信息和命令的桥梁；当接收到调度***给出的命令时，转变成激光AGV小车的执行命令，并实时地将激光AGV小车在运行中的信息反馈至调度***中；激光AGV小车在运行中的信息包括任务接收提示、实时位置状态反馈以及报警信息反馈。

所述的执行模块执行以下动作：控制叉车叉齿的升降、控制车体的转弯、行进速度、前进、倒退、停止。

所述的无线通信基站通过建立无线局域网络来传输信息；为了保证数据传输的完整性，所述的无线通信基站覆盖激光AGV小车的整体运行环境中。

所述的数据库模块主要用于存储激光AGV小车的参数位置及状态信息、站点的类型及位置信息；主要包括环境路线信息、环境站点信息、激光AGV小车自身的信息、任务分配表。

所述的地图管理模块存储拓扑地图环境的信息，能够对站点及路线的信息进行删减、增改操作；同时，在更新地图时，确保两站点之间在路径上均有可到达的路线。

所述的动态监控模块实时显示小车的位姿、状态、电量、错误信息以及所执行的任务。

所述的交通管制模块解决激光AGV小车在运行过程中出现的路径冲突、路径重复以及节点冲突问题。

所述的路径规划模块采用Astar算法规划当前所需执行任务起点至任务终点的路径；根据与其他激光AGV小车所需行走的剩余路径的关系，若冲突域过长，为了减少车辆的等待时间，则先规划激光AGV小车至临时避让点等待，待路径冲突解锁后，再执行剩下的任务。

所述的路径规划模块是采用Astar算法规划当前所需执行任务起点至任务终点的路径，分析与其他激光AGV所需行走的剩余路径的关系；若冲突域过长，为了减少车辆的等待时间，则先规划激光AGV至临时避让点等待；待路径冲突解锁后，再执行剩下的任务。

所述的自动充电模块的工作方式是：

当激光AGV小车的电量低于设定值时，若激光AGV小车处于忙碌状态，表明当前正在执行任务，则待激光AGV小车执行完该任务后，调度至自动充电桩位置；若AGV处于空闲状态，则直接调度至自动充电桩位置；当激光AGV小车处于充电状态时，将不再执行其他任务。

所述的任务调度模块结合手动派发的任务以及存储在数据库中待派发的任务；优先派发优先级高的任务，以最短路径为原则派发至空闲的激光AGV小车；默认激光AGV小车在执行完任务后，若无新的待执行任务，则调度行驶至待机点等待。

所述的日志打印模块记录AGV在执行任务过程中的出错故障、异常坐标等信息，以便快速查找运行故障信息。

所述的外部对接模块包括调度***与工厂提升机、上下料设备或呼叫盒的对接、与MES(面向制造企业车间执行层的生产信息化管理***)、ERP(企业资源计划)或仓管***的对接，以及与Web Service的对接，并支持多种数据库及中间表的对接。

五、关于自动充电桩：

所述的自动充电桩为无线充电装置即非接触充电装置。

六、调度控制***的控制方法：

如图2所示，为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的激光AGV调度控制***的控制方法，其技术方案是：

设AGV1为自身激光AGV小车，AGV2为相对激光AGV小车；

所述的激光AGV小车在运行的过程中，将AGV1的剩余路径{R1}与AGV2的剩余路径{R2}进行对比，首先查找是否存在首个冲突域路段；

若AGV1距离冲突域较近且AGV2已在冲突域中，则AGV1停止运行，并将AGV1的ID添加至AGV2的加锁列表中；

若不满足路径冲突，则判断是否有路径重复，即{R1}和{R2}进行对比，找出首个路径名一致的下标；若AGV1的下一个节点进入路径重复路段，AGV2已在重复路段中，则AGV1停止，并将AGV1的ID添加至AGV2的加锁列表中；

若不满足以上两个条件，则判断是否立即进入节点冲突，即十字交叉路口情况；若AGV2占用十字路口的节点，AGV1即将进入十字路口，则停止AGV1并将自身的ID添加至AGV2中；

当激光AGV小车到达站点的子位置执行任务时，或者激光AGV小车离开站点进入路径时，则放行满足条件的加锁列表中的小车。

七、非接触充电的方式：

所述的自动充电桩是是一种无线充电即非接触充电装置，不需要用电缆将车辆与供电***连接，使激光车体的充电接头与自动充电桩的接头准确对接，分为以下步骤：

1)、调度待充电的激光AGV小车至空闲的自动充电桩位置，激光AGV小车打开充电面刷；

2)、调度***下发开启充电指令至对应的自动充电桩，并判断充电刷上的电压是否满足充电条件；如果满足，则开启充电，激光AGV小车更新自身的状态为正在充电；

3)、调度***实时检测激光AGV小车当前的电量；若未充满，则继续充电；若已充满，则调度***将断电指令发送至自动充电桩；待调度***接收到自动充电桩已完成充电的信号后，将激光AGV小车更改状态为未充电；

4)、调度***调度激光AGV小车至待机点执行新一轮的任务。

八、本发明进一步的具体实施方式：

在本发明的上述技术方案的基础上，添加超时放行方法，防止因网络或激光AGV出故障造成车辆一直处于停止等待的问题。

九、本发明的有益效果分析：

与现有的技术相比，本发明通过建立环境拓扑地图，以任务优先级为筛选前提，根据最短路径派发至空闲的激光AGV；若该任务与其他AGV冲突路径过长，则优先行驶至冲突路径段的避让点处，以减少等待的时间。

本发明提出的交通管制方法，具有原理简单，适应性广的特点，解决了冲突路径、重复路径及交叉路口处的问题。

当激光AGV执行完任务后，若无待执行的任务，则自动行驶至待机点处等待；同时，该***增加了自动充电模块，通过实时监控激光AGV的电量；当电量不足时，待激光AGV执行完当前的任务后，自行调度至无线充电区与自动充电桩对接完成车辆的充电，避免了因小车电量不足影响其它车辆的运行，提高了小车的运行效率。

本发明可调度分配各激光AGV的行驶，适用于工厂多个激光AGV的管理，具有效率高、安全性好的特点，同时可与多种***进行对接，从而实现自动物流***的运输。

十、技术创新点和技术关键点总结：

1、根据任务的属性，利用AStar算法规划出一条最短行驶路径，若与其他车辆的冲突路段过长，则优先行使至避让点处等待，减少每台小车的运行行驶时间；

2、设计交通管制方法，解决激光AGV在相向冲突路段、重复路段及交叉路口处激光AGV相撞或等待时间过长的问题；

3、增加自动充电模块，电量过低的小车执行完当前任务后，自动调度至的自动充电桩处完成充电，减少人工成本，提高***的效率，实现整个***的无人化操作。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光AGV调度控制***，对多个激光AGV小车进行控制，其特征在于：所述的控制***设置无线通信基站、调度***及自动充电桩；所述的无线通信基站将调度***与激光AGV小车、调度***与自动充电桩进行信号连接。

2.按照权利要求1所述的激光AGV调度控制***，其特征在于：所述的激光AGV小车设置车载控制***，该***包括定位模块、安全模块、通信模块以及执行模块。

3.按照权利要求1所述的激光AGV调度控制***，其特征在于：所述的调度***包括信号收发模块、数据库模块、地图管理模块、动态监控模块、交通管制模块、路径规划模块、自动充电模块、任务调度模块、交通管制模块、日志打印模块以及外部对接模块。

4.按照权利要求2所述的激光AGV调度控制***，其特征在于：所述的定位模块利用激光的准直性和不散发性对激光AGV小车所处的位置进行精确定位；在激光AGV小车行驶的过程中，通过安装在车体上方的激光检测扫描头不断地扫描周围环境；当扫描到行驶路径周围预先垂直设定的至少三块反光板后，根据反光板的坐标值及各反光板相对于车体纵向轴的方位角，计算出车体当前在全局坐标系中的X、Y坐标，以及车体行驶方向与该坐标系X轴的夹角。

5.按照权利要求2所述的激光AGV调度控制***，其特征在于：所述的安全模块保护激光AGV小车自身安全、维护AGV功能的顺利完成；还保护人员和运行环境设施的安全；其主要包括：

1)、障碍物检测装置：通过安装激光扫描安全***来检测是否存在影响车体运行的障碍物，给予车辆停止信号或减速的信号；

2)、急停装置：通过在激光AGV小车车身上安装急停开关按钮来应对激光AGV小车的突发异常状况。

6.按照权利要求2所述的激光AGV调度控制***，其特征在于：所述的通信模块是激光AGV小车与调度***之间交换信息和命令的桥梁；当接收到调度***给出的命令时，转变成激光AGV小车的执行命令，并实时地将激光AGV小车在运行中的信息反馈至调度***中；激光AGV小车在运行中的信息包括任务接收提示、实时位置状态反馈以及报警信息反馈。

7.按照权利要求1所述的激光AGV调度控制***，其特征在于：所述的执行模块执行以下动作：控制叉车叉齿的升降、控制车体的转弯、行进速度、前进、倒退、停止。

8.按照权利要求1所述的激光AGV调度控制***，其特征在于：所述的无线通信基站通过建立无线局域网络来传输信息；所述的无线通信基站覆盖激光AGV小车的整体运行环境中。

9.按照权利要求3所述的激光AGV调度控制***，其特征在于：所述的数据库模块用于存储激光AGV小车的参数位置及状态信息、站点的类型及位置信息；主要包括环境路线信息、环境站点信息、激光AGV小车自身的信息、任务分配表。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的激光AGV调度控制***的控制方法，其特征在于：

设AGV1为自身激光AGV小车，AGV2为相对激光AGV小车；

所述的激光AGV小车在运行的过程中，将AGV1的剩余路径{R1}与AGV2的剩余路径{R2}进行对比，首先查找是否存在首个冲突域路段；

若AGV1距离冲突域较近且AGV2已在冲突域中，则AGV1停止运行，并将AGV1的ID添加至AGV2的加锁列表中；

若不满足路径冲突，则判断是否有路径重复，即{R1}和{R2}进行对比，找出首个路径名一致的下标；若AGV1的下一个节点进入路径重复路段，AGV2已在重复路段中，则AGV1停止，并将AGV1的ID添加至AGV2的加锁列表中；

若不满足以上两个条件，则判断是否立即进入节点冲突，即十字交叉路口情况；若AGV2占用十字路口的节点，AGV1即将进入十字路口，则停止AGV1并将自身的ID添加至AGV2中；

当激光AGV小车到达站点的子位置执行任务时，或者激光AGV小车离开站点进入路径时，则放行满足条件的加锁列表中的小车。

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