AGV系統(tǒng)
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AGV系統(tǒng)的控制是通過物流上位調(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,對該系統(tǒng)的理解,有一個非常恰當而通俗易懂的例子:
假設某市有一家出租車公司,該公司管理先進,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,司機可通過無線通信隨時向公司匯報此時車輛的載客情況。
當有客戶需要乘坐出租車時,客戶可以打電話到出租車公司的客戶中心,說明他當前所在的位置,以及要到達的目的地,這里,我們可將客戶的電話理解為來自物流調(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,可以通過無線電話與出租車司機聯(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)進行的車輛和任務分配;在車輛A前往接客的途中,客戶中心可能又接到報告,有空閑車輛B離客戶更近,那么客戶中心將及時通知車輛B去接客戶,取消車輛A的任務,這就是AGV地面控制系統(tǒng)的動態(tài)車輛調(diào)度。客戶中心對出租車將要行駛道路的交通狀況也了如指掌,能夠及時通知各個司機選擇最便捷的道路行駛,該道路所需時間最短,但不一定是路程最短,因為,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)的控制過程就類似這樣一家管理先進的出租車公司,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)分別相當于客戶、客戶中心和出租車司機,AGV地面控制系統(tǒng)和各臺AGV之間通過無線通信來交換信息,調(diào)度AGV的作業(yè),并為其選擇路徑(線),確保交通通暢。AGV是以電池為動力的,當電量不足時,會向地面控制系統(tǒng)發(fā)出充電請求,在得到允許后,前往充電站自動充電,在充電期間,AGV地面控制系統(tǒng)不會向此AGV分配任何任務,就與出租車進了加油站不再載客一樣。
曾有國外專家對AGV控制系統(tǒng)需解決的主要問題做了恰當?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?),這三個問題歸納起來分別就是AGV控制系統(tǒng)中的三個主要技術:AGV的導航(Navigation),AGV的路徑規(guī)劃(Layout designing),AGV的導引控制(Guidance)。為了能夠解決好這些問題,AGV系統(tǒng)的構成也必然復雜:
AGV控制系統(tǒng)分為地面(上位)控制系統(tǒng)、車載(單機)控制系統(tǒng)及導航/導引系統(tǒng),其中,地面控制系統(tǒng)指AGV系統(tǒng)的固定設備,主要負責任務分配,車輛調(diào)度,路徑(線)管理,交通管理,自動充電等功能;車載控制系統(tǒng)在收到上位系統(tǒng)的指令后,負責AGV的導航計算,導引實現(xiàn),車輛行走,裝卸操作等功能;導航/導引系統(tǒng)為AGV單機提供系統(tǒng)絕對或相對位置及航向。
AGV系統(tǒng)是一套復雜的控制系統(tǒng),加之不同項目對系統(tǒng)的要求不同,更增加了系統(tǒng)的復雜性,因此,系統(tǒng)在軟件配置上設計了一套支持AGV項目從路徑規(guī)劃、流程設計、系統(tǒng)仿真(Simulation)到項目實施全過程的解決方案。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)用戶的實際需求來規(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AGV系統(tǒng)(AGVS)中的多臺AGV單機進行任務分配,車輛管理,交通管理,通訊管理等。
任務管理:任務管理類似計算機操作系統(tǒng)的進程管理,它提供對AGV地面控制程序的解釋執(zhí)行環(huán)境;提供根據(jù)任務優(yōu)先級和啟動時間的調(diào)度運行;提供對任務的各種操作如啟動、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)物料搬運任務的請求,分配調(diào)度AGV執(zhí)行任務,根據(jù)AGV行走時間最短原則,計算AGV的最短行走路徑,并控制指揮AGV的行走過程,及時下達裝卸貨和充電命令。
交通管理:根據(jù)AGV的物理尺寸大小、運行狀態(tài)和路徑狀況,提供AGV互相自動避讓的措施,同時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、地面監(jiān)控系統(tǒng)、地面IO設備、車輛仿真系統(tǒng)及上位計算機的通信功能。和AGV間的通信使用無線電通信方式,需要建立一個無線網(wǎng)絡,AGV只和地面系統(tǒng)進行雙向通信,AGV間不進行通信,地面控制系統(tǒng)采用輪詢方式和多臺AGV通信;與地面監(jiān)控系統(tǒng)、車輛仿真系統(tǒng)、上位計算機的通信使用TCP/IP通信。
車輛驅動:小車驅動負責AGV狀態(tài)的采集,并向交通管理發(fā)出行走段的允許請求,同時把確認段下發(fā)AGV。
安全系統(tǒng):對于載重移動機器人與活動的人員及復雜工廠環(huán)境而言,智能AGV搬運機器人的安全性是其設計的重中之重。很多企業(yè)在選擇和要求AGV各種功能的時候往往忽略了AGV安全性,也有很多AGV制造廠商因為沒有掌握AGV安全技術核心沒有研發(fā)安全系統(tǒng)的團隊或無法進行深度安全避障研究,貿(mào)然使用一些本來就存在安全隱患的技術和避障模塊,甚至有的廠商極不負責的使用一些廉價的淘汰技術和安全產(chǎn)品。
車載控制
AGV車載控制系統(tǒng)(Onboard System),即AGV單機控制系統(tǒng),在收到上位系統(tǒng)的指令后,負責AGV單機的導航,導引,路徑選擇,車輛驅動,裝卸操作等功能。
導航(Navigation):AGV單機通過自身裝備的導航器件測量并計算出所在全局坐標中的位置和航向。
導引(Guidance):AGV單機根據(jù)目前的位置、航向及預先設定的理論軌跡來計算下個周期的速度值和轉向角度值即,AGV運動的命令值。
路徑選擇(Searching):AGV單機根據(jù)上位系統(tǒng)的指令,通過計算,預先選擇即將運行的路徑,并將結果報送上位控制系統(tǒng),能否運行由上位系統(tǒng)根據(jù)其它AGV所在的位置統(tǒng)一調(diào)配。AGV單機行走的路徑是根據(jù)實際工作條件設計的,它有若干“段”(Segment)組成。每一“段”都指明了該段的起始點、終止點,以及AGV在該段的行駛速度和轉向等信息。
車輛驅動(Driving):AGV單機根據(jù)導引(Guidance)的計算結果和路徑選擇信息,通過伺服器件控制車輛運行。
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