本發(fā)明涉及agv控制領(lǐng)域，具體為一種agv控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前市場(chǎng)上存在著各種尺寸的agv(automatedguidedvehicle)，意即“自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車”，針對(duì)不同的負(fù)載，不同的任務(wù)而設(shè)計(jì)。為了能運(yùn)載各種重量的物品，常需要采購(gòu)多種尺寸的agv。這樣容易造成某些尺寸的agv閑置率比較高，也不夠靈活。

針對(duì)目前agv載重不靈活，使用不靈活的問題與不足，可以將標(biāo)準(zhǔn)尺寸的agv通過連接機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合。雙車、三車、四車等組合而成的結(jié)合體，其運(yùn)載能力和尺寸直接成倍的增加，并且組合方式靈活，可以很好的適應(yīng)不同規(guī)格的物料。但是如何精確控制組合式智能移動(dòng)agv的速度，保證組合式智能移動(dòng)agv正常運(yùn)行，是需要解決的主要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種組合式智能移動(dòng)agv控制方法及系統(tǒng)，精確控制agv的輪子速度，通過保證每個(gè)agv正常運(yùn)行，確保組合體的正常運(yùn)行。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種組合式智能移動(dòng)agv控制方法，包括以下步驟：

1)設(shè)定組合式智能移動(dòng)agv中每一臺(tái)agv的編號(hào)；

2)在運(yùn)行過程中，每一臺(tái)agv均對(duì)同一個(gè)速度控制指令進(jìn)行解析，計(jì)算出每一臺(tái)agv每個(gè)輪子的速度，判斷每個(gè)輪子的速度是否都達(dá)到設(shè)定速度，若達(dá)到，則組合式智能移動(dòng)agv正常運(yùn)行；否則，若任意一個(gè)輪子的速度未達(dá)到設(shè)定速度，則該組合式智能移動(dòng)agv出現(xiàn)異常，組合式智能移動(dòng)agv停止運(yùn)行。

組合體中的每一個(gè)個(gè)體，根據(jù)自己在組合體中的位置，對(duì)同一條速度控制指令進(jìn)行不同的解析。由于采用廣播的形式，因此每個(gè)個(gè)體在網(wǎng)絡(luò)中處于同一層級(jí)，不會(huì)有明顯的先后區(qū)別，增強(qiáng)了控制的同步性。

步驟2)中，輪子速度的計(jì)算過程包括：設(shè)組合式智能移動(dòng)agv的中心點(diǎn)為o，從該中心點(diǎn)o所在的agv開始，設(shè)該中心點(diǎn)o最左側(cè)最上面一臺(tái)agv編號(hào)為i；設(shè)經(jīng)過該中心點(diǎn)o且與y軸平行的直線為a，經(jīng)過該中心點(diǎn)o且與x軸平行的直線為b；第i個(gè)agv第三個(gè)中心點(diǎn)、第四個(gè)輪子中心點(diǎn)到直線a的距離均為b1，第i個(gè)agv的第一個(gè)輪子中心點(diǎn)、第三個(gè)輪子中心點(diǎn)到直線b的距離均為a2，第i個(gè)agv的第一個(gè)輪子中心點(diǎn)、第二個(gè)輪子中心點(diǎn)到直線a的距離為b2，第i個(gè)agv的第二個(gè)輪子中心點(diǎn)、第四個(gè)輪子中心點(diǎn)到直線b的距離均為a1；則第i個(gè)agv四個(gè)輪子的速度計(jì)算公式為：

其中，v1、v2、v3、v4為agv四個(gè)輪子的速度；vx、vy分別為agv僅沿著x軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度和僅沿y軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；ω表示agv沿yaw軸運(yùn)動(dòng)的角速度；agv的前后方向?yàn)閤軸，agv的左右方向?yàn)閥軸，yaw軸為自轉(zhuǎn)軸，表示沿yaw軸運(yùn)動(dòng)的角速度，逆時(shí)針為正。

上述速度計(jì)算公式即麥克納姆輪agv的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，其計(jì)算過程簡(jiǎn)單、可靠。具體地，當(dāng)agv數(shù)量為一臺(tái)時(shí)，該agv四個(gè)輪子的輪子速度計(jì)算公式如下：

其中，b表示agv第一個(gè)輪子中心點(diǎn)或者第三個(gè)輪子中心點(diǎn)到直線a的距離；a表示agv任意一個(gè)輪子中心點(diǎn)到直線b的距離。

當(dāng)agv數(shù)量為兩臺(tái)時(shí)，該兩臺(tái)agv縱向設(shè)置，則第一臺(tái)agv四個(gè)輪子的輪子速度計(jì)算公式如下：

第二臺(tái)agv四個(gè)輪子的輪子速度計(jì)算公式如下：

其中，a表示任意一臺(tái)agv的任意一個(gè)輪子中心點(diǎn)到直線b的距離。

當(dāng)agv數(shù)量為四臺(tái)時(shí)：

第一臺(tái)agv四個(gè)輪子的輪子速度計(jì)算公式如下：

第二臺(tái)agv四個(gè)輪子的輪子速度計(jì)算公式如下：

第三臺(tái)agv四個(gè)輪子的輪子速度計(jì)算公式如下：

第四臺(tái)agv四個(gè)輪子的輪子速度計(jì)算公式如下：

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種組合式智能移動(dòng)agv控制系統(tǒng)，包括：

初始化模塊：用于設(shè)定組合式智能移動(dòng)agv中每一臺(tái)agv的編號(hào)；

處理模塊：用于在運(yùn)行過程中，根據(jù)agv的編號(hào)，計(jì)算出每一臺(tái)agv每個(gè)輪子的速度，判斷每個(gè)輪子的速度是否都達(dá)到設(shè)定速度，若達(dá)到，則組合式智能移動(dòng)agv正常運(yùn)行；否則，若任意一個(gè)輪子的速度未達(dá)到設(shè)定速度，則該組合式智能移動(dòng)agv出現(xiàn)異常，組合式智能移動(dòng)agv停止運(yùn)行。

優(yōu)選的，本發(fā)明還包括通信單元：用于通過有線或者無線方式使得通過對(duì)接機(jī)構(gòu)對(duì)接的agv實(shí)現(xiàn)電連接，接收速度控制指令，并將所述速度控制指令傳輸給處理模塊，該速度控制指令指的是agv組合體的總體運(yùn)行速度，經(jīng)過每一臺(tái)agv的單獨(dú)計(jì)算之后，得出其每個(gè)輪子的設(shè)定速度。采用廣播的形式，因此每個(gè)個(gè)體在網(wǎng)絡(luò)中處于同一層級(jí)，不會(huì)有明顯的先后區(qū)別，增強(qiáng)了控制的同步性。

具體地，本發(fā)明的通信單元包括：

接收端：用于接收來自發(fā)送端傳來的速度控制指令并進(jìn)行解析；優(yōu)選的，該接收端為agv；

發(fā)送端：用于發(fā)送速度控制指令給所述接收端；該發(fā)送端可以是遙控器、手機(jī)、電腦等控制設(shè)備。

有線方式下：組合式智能移動(dòng)agv的對(duì)接機(jī)構(gòu)中包含通信總線的接口，采用485、can等總線協(xié)議，通過彈性觸點(diǎn)連接。

無線方式下：組合式智能移動(dòng)agv通過自帶的zigbee、wifi等無線模塊實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)，發(fā)送端作為主機(jī)發(fā)送指令，接收端作為從機(jī)接收指令。

本發(fā)明對(duì)接機(jī)構(gòu)包括：

對(duì)接子模塊，其包括第一安裝板，裝在第一安裝板上的對(duì)接子端；

對(duì)接母模塊，其包括第二安裝板，裝在第一安裝板上的對(duì)接母端；以及

設(shè)在所述第一安裝板和所述第二安裝板之間的對(duì)接導(dǎo)向裝置，該對(duì)接導(dǎo)向裝置包括校正子端和校正母端，所述校正子端和校正母端通過迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)引所述對(duì)接子模塊的對(duì)接子端與所述對(duì)接母模塊的對(duì)接母端對(duì)接在一起；所述對(duì)接子端端部設(shè)有鎖定機(jī)構(gòu)，該鎖定機(jī)構(gòu)在對(duì)接子模塊的對(duì)接子端與所述對(duì)接母模塊的對(duì)接母端對(duì)接到位時(shí)將所述對(duì)接子端與對(duì)接母端鎖定在一起。

本發(fā)明的對(duì)接和導(dǎo)向是針對(duì)兩個(gè)動(dòng)態(tài)的物體，因此，本發(fā)明是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)態(tài)物體在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)接，而且對(duì)接后還可以轉(zhuǎn)換位置，如左右對(duì)接后，轉(zhuǎn)到前后方。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)態(tài)物體在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)接，且可以精確控制agv的輪子速度，保證組合體的運(yùn)行正常和可靠；本發(fā)明的控制方法簡(jiǎn)單可靠，容易實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1為只有一臺(tái)agv時(shí)輪子速度的計(jì)算原理；

圖2為兩臺(tái)agv時(shí)輪子速度的計(jì)算原理；

圖3為四臺(tái)agv個(gè)體組合成組合式agv時(shí)輪子速度的計(jì)算原理；

圖4為本發(fā)明對(duì)接機(jī)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明所述的對(duì)接子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明所述的對(duì)接母模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖2的縱截面剖視圖；

圖8是本發(fā)明對(duì)接模塊的對(duì)接狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

為敘述方便，下文中如出現(xiàn)“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對(duì)結(jié)構(gòu)起限定作用。

本發(fā)明針對(duì)的都是全向移動(dòng)agv，采用麥克納姆輪，四輪四驅(qū)。為了實(shí)現(xiàn)組合體的聯(lián)合控制，主要要解決兩個(gè)問題，一個(gè)是組合體每個(gè)個(gè)體之間的通信問題，一個(gè)是組合體中每個(gè)個(gè)體的運(yùn)動(dòng)解析問題。

本發(fā)明采用廣播方式進(jìn)行通信，可以通過有線的方式連接每一個(gè)個(gè)體，在對(duì)接機(jī)構(gòu)中，加入彈性觸點(diǎn)，對(duì)接機(jī)構(gòu)連接完成的同時(shí)，彈性觸點(diǎn)接觸，完成通信線路的連接。也可以通過無線wifi模塊，無線zigbee模塊等無線方式進(jìn)行組合體自組網(wǎng)。每個(gè)agv個(gè)體正常情況下僅作為廣播通信的接收端，只接收來自發(fā)送端傳來的運(yùn)動(dòng)控制指令并進(jìn)行解析。只有在判斷出現(xiàn)異常情況時(shí)，才向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送異常的廣播信號(hào)，從而使組合體停止運(yùn)行，待排除故障后繼續(xù)運(yùn)行。

對(duì)于每個(gè)agv個(gè)體而言，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用三個(gè)獨(dú)立變量來描述：x軸平動(dòng)、y軸平動(dòng)、yaw軸自轉(zhuǎn)。定義agv的前后方向?yàn)閤軸，表示沿x軸運(yùn)動(dòng)速度，向前為正；定義agv的左右方向?yàn)閥軸，表示沿y軸運(yùn)動(dòng)速度，向左為正；定義yaw軸自轉(zhuǎn)，表示沿yaw軸運(yùn)動(dòng)的角速度，逆時(shí)針為正。

當(dāng)只有一臺(tái)agv時(shí)，如圖1所示，agv的幾何運(yùn)動(dòng)中心位于1號(hào)與4號(hào)、2號(hào)與3號(hào)輪的對(duì)角線交界處。

當(dāng)agv僅沿著x軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，四個(gè)輪子的速度分別為：

當(dāng)agv僅沿著y軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，四個(gè)輪子的速度分別為：

當(dāng)agv僅繞幾何中心沿yaw軸自轉(zhuǎn)時(shí)，四個(gè)輪子的速度分別為：

將以上三項(xiàng)相加起來，便可以通過agv運(yùn)行時(shí)候x，y，yaw軸的速度解析出每一個(gè)輪子的具體速速，也就是麥克納姆輪agv的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型：

當(dāng)兩臺(tái)agv個(gè)體縱向組合成組合式agv時(shí)，如圖2。

組合體agv的幾何運(yùn)動(dòng)中心位于圖2中輪子對(duì)角線的交叉點(diǎn)。對(duì)于1號(hào)agv而言，其逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為：

對(duì)于2號(hào)agv而言，其逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為：

當(dāng)四臺(tái)agv個(gè)體組合成組合式agv時(shí)，如圖3。

1號(hào)agv的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為：

2號(hào)agv的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為：

3號(hào)agv的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為：

4號(hào)agv的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為：

其他的組合形式可以由同理推導(dǎo)出來。當(dāng)設(shè)置好組合式智能移動(dòng)agv的組合形式之后，組合體中的每一輛agv便知道自己在組合體中處于幾號(hào)位置，當(dāng)接受到控制端發(fā)過來的帶有vx，vy，ω速度的控制指令時(shí),便能根據(jù)自己的位置，選擇對(duì)應(yīng)位的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對(duì)四個(gè)輪子輪速進(jìn)行解析，求得每一輪子的正確運(yùn)行速度。通過編碼器監(jiān)測(cè)反饋，使用pid控制使輪子達(dá)到設(shè)定速度。所有輪子以正確的速度運(yùn)行，整個(gè)組合式agv便能正常運(yùn)行。在運(yùn)行過程中，若監(jiān)測(cè)到組合體中任意一個(gè)輪子沒有達(dá)到設(shè)定速度，則認(rèn)為整個(gè)組合體運(yùn)行出現(xiàn)異常，監(jiān)測(cè)到異常的agv向控制端發(fā)送異常指令，使組合體停止運(yùn)行，待故障排除后才能繼續(xù)運(yùn)行，保證組合體的安全。

如圖4，在組合式智能移動(dòng)agv的前后左右每個(gè)方向都安裝一個(gè)對(duì)接模塊，方便智能移動(dòng)設(shè)備之間的自由組合和拆分。對(duì)接模塊可以隨時(shí)拆卸，可根據(jù)具體需要選擇，也可以選擇在其中某一兩個(gè)需要的方向安裝。每個(gè)智能移動(dòng)設(shè)備模塊可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和需求選擇相同的功能或者不同的功能。如果其他品牌的智能移動(dòng)設(shè)備容許，也可以將對(duì)接模塊裝在其設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)不同品牌設(shè)備間的對(duì)接。對(duì)接模塊有自動(dòng)調(diào)整裝置，可以根據(jù)設(shè)備對(duì)接時(shí)的實(shí)際位置，進(jìn)行調(diào)節(jié)(20mm的調(diào)節(jié)范圍)，調(diào)整設(shè)備間定位的偏差。

每個(gè)組合式智能移動(dòng)agv都是由本體1和對(duì)接模塊2組成，對(duì)接模塊2安裝于本體四周，可以從任意方位實(shí)現(xiàn)自由組合，也可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，有選擇的安裝于某一兩個(gè)需要的方位。既可以是兩個(gè)相同功能的本體1一起組合，也可以是幾個(gè)不同功能本體1結(jié)合在一起。

如圖5～圖7所示，對(duì)接子模塊和對(duì)接母模塊分別安裝于兩個(gè)本體1上，整個(gè)對(duì)接的子模塊和母模塊都安裝于直線滑軌上，在子模塊和母模塊安裝板13下面，有一個(gè)限位塊12，在限位塊兩邊各有一個(gè)限位機(jī)構(gòu)：左限位機(jī)構(gòu)10和右限位機(jī)構(gòu)11，子模塊和母模塊可沿直線滑軌9在設(shè)定的范圍(范圍根據(jù)實(shí)際情況和需要設(shè)定)內(nèi)左右滑動(dòng)。在子模塊中間安裝了用于校正位置偏差的校正子端4，在母模塊端則是校正母端7。對(duì)接母端5和對(duì)接子端6分布于校正子端、校正母端兩邊。對(duì)接子端主要由旋轉(zhuǎn)電機(jī)17、旋轉(zhuǎn)軸承18和旋轉(zhuǎn)塊構(gòu)成21，旋轉(zhuǎn)電機(jī)17通過電機(jī)安裝板16安裝于對(duì)接子端的安裝板13上，旋轉(zhuǎn)柱20安裝于旋轉(zhuǎn)電機(jī)17的輸出端，旋轉(zhuǎn)塊21安裝在旋轉(zhuǎn)柱20的另一端，軸承安裝蓋19將旋轉(zhuǎn)軸承固定在旋轉(zhuǎn)柱20上。如圖8，當(dāng)需要組合的時(shí)候，先是校正子端4和校正母端7接觸，通過安裝在校正塊15的校正軸承14的導(dǎo)向，將校正子端4導(dǎo)入到校正母端7中，帶動(dòng)校正子模塊和校正母模塊在直線滑軌9上運(yùn)動(dòng)，從而校正整個(gè)對(duì)接子模塊和對(duì)接母模塊的相對(duì)位置。當(dāng)位置校正好之后，對(duì)接子端6中的旋轉(zhuǎn)塊21已經(jīng)進(jìn)入到對(duì)接母端5的凹槽中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)17旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)塊21旋轉(zhuǎn)，固定于對(duì)接母端5的凹槽中。分離時(shí)，先由旋轉(zhuǎn)電機(jī)17旋轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn)塊21與對(duì)接母端5分開，然后由本體1移動(dòng)帶動(dòng)對(duì)接子模塊和對(duì)接母模塊的分離，左、右限位機(jī)構(gòu)中的彈簧推動(dòng)限位塊12，從而使對(duì)接子模塊和對(duì)接母模塊回歸到初始位置。