AGV及其控制系統(tǒng)

　　AGV是自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)輸車（Automated Guided Vehicle）的英文縮寫，是指裝備有光學(xué)或電磁等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能沿規(guī)定路徑行駛的自動(dòng)運(yùn)輸小車，同時(shí)還具備安全保護(hù)裝置、各種移載裝置及可編程控制，以電池為主要?jiǎng)恿ΓM(jìn)行非接觸式導(dǎo)引，能夠根據(jù)給定的起點(diǎn)和終點(diǎn)，在無人干預(yù)的情況下，準(zhǔn)確安全的駛向目的地，從而完成給定的各種任務(wù)。

　　根據(jù)不同的使用情況，AGV的結(jié)構(gòu)會(huì)有所差別，但通常都包括以下幾個(gè)部分：

　　1、 車體

　　車體為鋼結(jié)構(gòu)件，主要提供支架系統(tǒng)和各種設(shè)備的安裝平臺(tái)，要求有一定的強(qiáng)度和剛度，能夠支撐滿足AGV的機(jī)械要求，可以有多種多樣的車體形式。

　　2、 導(dǎo)航定位系統(tǒng)

　　導(dǎo)航定位系統(tǒng)相當(dāng)于AGV的眼睛，導(dǎo)引AGV運(yùn)行并及時(shí)糾錯(cuò)，目前常用的導(dǎo)航方式有電磁感應(yīng)導(dǎo)航、磁感應(yīng)導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、GPS導(dǎo)航及超聲波導(dǎo)航等。

　　3、 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

　　運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是車輪、減速機(jī)、電機(jī)、伺服控制區(qū)及調(diào)速器組成的一個(gè)伺服控制系統(tǒng)，由AGV車載控制系統(tǒng)控制，可以實(shí)現(xiàn)速度和位置的精準(zhǔn)控制，常見的運(yùn)動(dòng)方式有單輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向式、雙輪差動(dòng)驅(qū)動(dòng)式及四全向輪驅(qū)動(dòng)式，單輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向式和雙輪差動(dòng)驅(qū)動(dòng)式可以實(shí)現(xiàn)AGV的前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)向，四全向輪驅(qū)動(dòng)式還可以實(shí)現(xiàn)AGV的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。

　　4、 控制系統(tǒng)

　　控制系統(tǒng)是AGV的核心，一般包括上位機(jī)控制系統(tǒng)（也即中央控制系統(tǒng)）和下位機(jī)控制系統(tǒng)（也即AGV車載控制系統(tǒng)）兩部分，上位機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)任務(wù)調(diào)度、路徑規(guī)劃及交通控制等，下位機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成AGV的任務(wù)執(zhí)行、運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)航、傳感器、充電及安全等各方面的控制，上位機(jī)控制系統(tǒng)和下位機(jī)控制系統(tǒng)通過通訊系統(tǒng)連接，相互傳遞信息。

　　5、 通訊系統(tǒng)

　　通訊系統(tǒng)用于AGV單機(jī)與上位機(jī)控制系統(tǒng)之間收發(fā)信息，一般采用無線通信方式，基于TCP/IP協(xié)議進(jìn)行，需要建立一個(gè)工業(yè)級(jí)的無線局域網(wǎng)。

　　6、 安全系統(tǒng)

　　AGV工作環(huán)境中通常會(huì)有靜止或移動(dòng)的障礙物，必須充分考慮AGV工作時(shí)的可靠性及安全性，不僅要保障AGV自身安全，還要保障現(xiàn)場(chǎng)人員及各類設(shè)備的安全，通過在AGV上安裝各類的傳感器（如紅外線或超聲波監(jiān)測(cè)裝置），一旦發(fā)現(xiàn)周圍有障礙物時(shí)，則應(yīng)控制AGV減速、停止或繞行，并配合聲光報(bào)警。

　　7、 電源系統(tǒng)

　　電源系統(tǒng)是AGV的動(dòng)力系統(tǒng)，給系統(tǒng)運(yùn)行提供能源，種類有鉛酸電池、鎳鎘電池及鋰離子電池等，必須能夠?qū)崿F(xiàn)大電流快速充電，并能自動(dòng)檢測(cè)電池情況及時(shí)反饋給控制系統(tǒng)。

　　宏鉞AGV應(yīng)用是由一套上位機(jī)控制系統(tǒng)和多輛AGV構(gòu)成，上位機(jī)控制系統(tǒng)是AGV系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)，是整個(gè)AGV系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)管理電子地圖，接受任務(wù)并采取一定的調(diào)度策略分配任務(wù)給空閑的AGV，并進(jìn)行路徑規(guī)劃，通過通信系統(tǒng)發(fā)送任務(wù)和路徑信息給每個(gè)AGV，且引導(dǎo)AGV完成任務(wù)，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的各種情況做出及時(shí)的處理。

　　二、上位機(jī)控制系統(tǒng)功能模塊

　　宏鉞AGV系統(tǒng)上位機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，即使是相同數(shù)量的AGV車輛，在不同的上位機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)度下，系統(tǒng)效率可能大不相同，因此，上位機(jī)控制系統(tǒng)在初始設(shè)計(jì)時(shí)就尤為關(guān)鍵，宏鉞上位機(jī)控制系統(tǒng)必須具備如下特點(diǎn)：

　　1、 兼容性好

　　AGV系統(tǒng)上位機(jī)控制系統(tǒng)必須保證同企業(yè)其他管理系統(tǒng)的兼容，如生產(chǎn)管理系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)等，為其他管理系統(tǒng)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)接口，提供數(shù)據(jù)共享，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的無縫銜接。

　　2、 適應(yīng)性強(qiáng)

　　由于客戶實(shí)際情況的復(fù)雜性、多變性，因此，宏鉞AGV系統(tǒng)上位機(jī)控制系統(tǒng)必須做到功能完善，此外還能夠靈活設(shè)置，當(dāng)企業(yè)需要調(diào)整時(shí)，AGV系統(tǒng)上位機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能做出相應(yīng)的調(diào)整與之相適應(yīng)。

　　3、 易于擴(kuò)展

　　要求AGV系統(tǒng)上位機(jī)控制系統(tǒng)不僅能夠保證系統(tǒng)自身的升級(jí)更新還能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)AGV的管理。

　　4、 體驗(yàn)性好

　　宏鉞AGV系統(tǒng)上位機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、合理、美觀、易于操作，體現(xiàn)人機(jī)交互的設(shè)計(jì)理念。

　　宏鉞AGV系統(tǒng)上位機(jī)控制系統(tǒng)具有以下核心功能模塊：

　　1、 地圖管理功能

　　環(huán)境地圖是后續(xù)路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)，環(huán)境地圖描述的好壞，直接影響著整個(gè)AGV系統(tǒng)能否發(fā)揮出應(yīng)有的效率，且越來越多的定位技術(shù)依托于環(huán)境地圖之上，對(duì)AGV定位的精度至關(guān)重要。

　　目前，在機(jī)器人學(xué)中，對(duì)地圖的描述主要有拓?fù)涞貓D法、柵格地圖法及直接表示法等，拓?fù)涞貓D法不僅建模方便，而且有很多成熟的推理和高效的圖形搜索算法可直接應(yīng)用在拓?fù)涞貓D中，另外，拓?fù)涞貓D對(duì)存儲(chǔ)空間和計(jì)算時(shí)間要求較低，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，效率較高，是大多同類系統(tǒng)的首選。

　　在對(duì)環(huán)境地圖進(jìn)行建模時(shí)，務(wù)必保證所建造的圖形是連通圖，只有這樣，從任意節(jié)點(diǎn)到任意節(jié)點(diǎn)都肯定會(huì)有路徑可達(dá)，另外，為了方便地圖的存儲(chǔ)和提高搜索算法的效率，所建造的地圖在能執(zhí)行所有分配任務(wù)的前提下，要盡量簡(jiǎn)單、科學(xué)合理，單向有權(quán)圖通常是不錯(cuò)的選擇。

　　圖在計(jì)算機(jī)中的表示方法有很多，最常用的是鄰接矩陣表示法和鄰接表表示法，但這兩種方法所需要的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間和算法時(shí)間復(fù)雜度相差極大，采用哪種方式取決于該圖是稀疏圖還是稠密圖，而實(shí)際中，AGV系統(tǒng)工作環(huán)境地圖基本都屬于稀疏圖，所以大都是采用鄰接表的結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)地圖。