工控机在自动导引运输车(AGV)中的应用

  AGV即“自动导引运输车”,是指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种搬运功能的运输车。其特点是无人驾驶,在导航设备的帮助下就能按照预设路线自动驾驶。能24小时实现自动出入装卸站、工作台和货架等,充分适应工作时间长、搬运量大、搬运线路复杂、柔性高等严苛的技术要求。


  AGV控制系统分为地面控制系统、车载控制系统及导航/导引系统。


  AGV地面控制系统采用工控机模式,主要是对AGV进行任务分配、车辆管理、交通管理、通讯管理等。


  任务分配:提供对AGV地面控制程序的解释执行环境;提供根据任务优先级和启动时间的调度运行;提供对任务的各种操作如启动、停止、取消等。


  车辆管理:根据物料搬运任务的请求,分配调度AGV执行任务,根据AGV行走时间最短原则,计算AGV的最短行走路径,并控制指挥AGV的行走过程,及时下达装卸货和充电命令。


  交通管理:根据AGV的物理尺寸大小、运行状态和路径状况,提供AGV互相自动避让的措施,同时避免车辆互相等待的死锁方法和出现死锁的解除方法;AGV的交通管理主要有行走段分配和死锁报告功能。


  通讯管理:AGV地面控制系统与AGV单机、地面监控系统、地面IO设备、车辆仿真系统及监控中心的通信功能。AGV的工控机通过车载WiFi模块与地面无线路由器建立连接,搭建无线通信网络,实现与监控中心的数据交换。

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  AGV车载控制系统,即AGV单机控制系统,在收到工控机的指令后,负责AGV单机的导航、导引、路径选择、车辆驱动、装卸操作等功能。


  导航:AGV单机通过自身装备的导航器件测量并计算出所在全局坐标中的位置和航向。


  导引:AGV单机根据现在的位置、航向及预先设定的理论轨迹来计算下个周期的速度值和转向角度值即,AGV运动的命令值。


  路径选择:AGV单机根据工控机的指令,通过计算,预先选择即将运行的路径,并将结果报送地面控制系统,能否运行由地面控制系统根据其它AGV所在的位置统一调配。AGV单机行走的路径是根据实际工作条件设计的,它有若干“段”组成。每一“段”都指明了该段的起始点、终止点,以及AGV在该段的行驶速度和转向等信息。


  车辆驱动:AGV单机根据导引的计算结果和路径选择信息,通过伺服器件控制车辆运行。AGV舵机转向采用差分电压信号伺服系统,其特点是能够方便地设置舵机的零点位置以及在AGV断电重启后能准确获知舵机角度的所在位置。当舵轮转动时,安装在舵机转盘上电位器的线性电阻产生反馈电压U0,工控机发出电压输出指令,将输出目标电压值U1与反馈电压U0进行差分处理。差分信号通过调节,使得反馈电压U0不断接近目标电压值U1,在控制过程中把测量得到的目标电压U1和对应的角度量化,从而控制车轮的转向。


  目前用于AGV的导航/导引技术主要有直接坐标、电磁导引、磁带导引、光学导引、激光导航、惯性导航、视觉导航等。


  工控机在AGV中的应用


  工控机具有较高的防磁、防尘、防冲击能力,可在复杂环境下长时间稳定运行,可为AGV提供高效、可靠的控制系统。嵌入式工控机采用无风扇设计,结构紧凑、散热性好、防水防尘性能优,可以灵活的应用在对温度及使用空间等苛刻的环境中,安装和维护简单、方便,可广泛应用在地面控制系统。随着计算机技术的飞速发展,嵌入式工控机的软硬件水平都得到很大提高,已经可以满足AGV产品的各种需要。与工控机相比,嵌入式工控机具有成本低、功耗小等优势,这对必须使用自身携带电源的AGV产品尤其重要。


  工业平板电脑集主机、液晶显示器、触摸屏为一体,具有功耗低、防水防尘、抗振能力强等特点,可在较宽的温度范围下长时间稳定工作,同时具备触摸功能,是AGV车载控制系统中人机界面的最佳解决方案。


  随着智能制造的来临,工厂智能化已成为不可逆的发展趋势,AGV作为自动化技术升级重要的核心组成部分,未来需求可观。