AGV车载通讯及地面控制系统设计

发布时间：2020-10-29 21:56

　　 AGV是调度和配送离散型物流系统的核心设备,广泛应用于物流和自动化领域。本课题基于项目需求,分析并采用了先进的激光导引作为AGV的导引方式,嵌入式软PLC作为车载主控制器。针对激光导引AGV系统中通讯与远程地面监控问题,本文进行了以下几个方面的研究。首先,完成系统总体方案设计:针对系统通讯压力大的问题,提出增设车载通讯系统的方案并对AGV系统软件体系结构进行了分析;针对系统远程通讯的需求,对比了常用无线通讯技术,选择802.11g标准进行系统无线局域网的架设;设计了AGV系统总体工作流程。然后,完成车载通讯系统设计:针对三种通信对象的通讯需求,分别设计了详细的通讯协议、指令集、信息编码结构形;采用多线程与自动锁技术实现系统多目标并行通讯;基于非阻塞式Socket通讯技术实现车载通讯系统与激光头以及地面控制系统的通讯;基于ADS通讯协议实现车载通讯系统对PLC内变量的读写;并采用C++和QT编程语言完成对系统各个模块的开发。其次,完成地面控制系统的部分模块设计:采用多线程扫描与事件通知的方式实现监控管理功能;设计了车辆与订单对象的属性结构,分析其状态转换流程,通过建立各种状态的队列容器完成对订单与车辆的管理;系统电子地图基于拓补建模法设计建模,并增加切入角与终止角的概念,提高AGV工作与行走的平滑性;利用Xml技术自定义标记的特性实现对电子地图的增、删、改、查。最后,结合课题组开发的AGV其它单元模块,搭建实验平台,设计实验方案,进行现场测试,验证本文研究成果的可行性,实验结果表明,系统各单元间能够正常有效通讯,AGV能按订单规划路径正常作业,并实现远程监控。
【学位单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP23
【部分图文】：

图 1.1AGV 自动运输系统应用目前，以 AGV 的复杂程度为区分条件，可以将 AGV 自动运输系统简单分为两种：第一种以德国、美国等为代表，是高度自动化的 AGV 技术，该类 AGV 具备相对复杂环境下路径规划与订单执行的能力[14]。第二种是成本低、简单实用型的 AGV 系统，主要以日本、台湾的 AGV 系统为代表，该类系统适用于工作环境相对简单的场合。目前国内外的 AGV 厂商众多，部分厂商特点总结如表 1.1 所示。伴随着计算机集成制造体系、自动化柔性装配体系等产业的快速成长， AGV在物流与自动化领域中的需求量也将越来越大。虽然国内在AGV领域的发展迅速，但对于激光导引、视觉导引等自由导引技术以及无线通讯、路径规划、多 AGV 调度等关键技术的研究还不够成熟，与国外存在一定差距。核心技术和关键设备仍然依靠进口，使得 AGV 制造成本过高，应用推广缓慢。因此，需进一步加快对 AGV技术的研究，使得 AGV 技术趋于成熟，保证 AGV 具有较高的性价比以满足实际应用需求。

8图 2.1 AGV 系统拓扑结构图本课题所设计的 AGV 系统采用集中式控制的模式，与分散式控制及技术尚未成熟的分布式控制相比，集中式控制安全性更高，车辆调度更为稳定，系统死锁概率低，同时系统复杂度相对较低。根据集中式控制原则，将 AGV 系统设计为三层体系结构，分别为：管理控制层、传输层和执行层。系统各层既相互独立又相互联系，每一层在完成特定的任务的同时，又服务于其他层，系统拓扑结构如图 2.1 所示。管理控制层主要指地面控制系统，由系统监控管理软件、上位 PC 机等组成，是整个 AGV 系统的大脑。

路径磁带导引 较高 较差 低 低 成熟 广 电磁导引 较高 较差 低 中 成熟 较广 较本次课题研究根据不同的系统需求、成本以及应用环境等多方面因素综合虑。选择 SICK 公司 NAV350 室内激光扫描器作为导引系统主要设备，如图所示。激光导引即利用特殊反射板对激光的反射作用，应用多点定位的方法AGV 进行路径引导[30]，如图 2.4 所示，需要在空间中安放多个反射板，反射板将激光扫描器发射出的激光信号反射出去，激光信号接收器接收的极限距离为米。当收到反馈信号后，导引系统会按照特定算法计算当前定位的绝对坐标信然后通过网络接口与其它控制单元实现数据交互，将 AGV 的位置信息实时反馈其它单元。激光导引方式的定位精度可以达到毫米级别，且反射装置尺寸较小，安装在壁上，对环境影响极小。但若反射装置被遮挡或过于靠近反光物，均会影响到引系统的定位精度[31]。故在反射装置的安装方面，应仔细考虑其尺寸规格与 A的工作环境。
【参考文献】

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本文编号：2861509