專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛(AGV, Automated Guided Vehicle)技術(shù)領(lǐng)域，且特別是有關(guān)于一種自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛(Automated Guided Vehicle,簡(jiǎn)稱(chēng)AGV),指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車(chē)，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員且以可充電之蓄電池為其動(dòng)力來(lái)源。一般可透過(guò)電腦來(lái)控制其行進(jìn)路線以及行為，或利用電磁軌道來(lái)設(shè)立其行進(jìn)路線，電磁軌道黏貼于地板上，無(wú)人搬運(yùn)車(chē)則依循電磁軌道所帶來(lái)的信息進(jìn)行移動(dòng)與動(dòng)作。AGV相對(duì)于步行、爬行或其它非輪式的移動(dòng)機(jī)器人具有行動(dòng)快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢(shì)。與物料輸送中常用的其他設(shè)備相比，AGV的活動(dòng)區(qū)域無(wú)需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場(chǎng)地、道路和空間的限制。一般普通的AGV都具有兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)，由這兩個(gè)電機(jī)分別控制其在平面上的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)，并有一個(gè)萬(wàn)向輪來(lái)調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性，到達(dá)站點(diǎn)后人工裝卸貨物?，F(xiàn)有的AGV基本上都是由單個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(digital signal processor, DSP)控制,如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)的AGV控制系統(tǒng)的方框圖?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般的AGV的控制系統(tǒng)包括電池11、DSP 12、第一控制器13、第二控制器14、第一電機(jī)15、第二電機(jī)16、信號(hào)處理器17及機(jī)械裝置18。電池11為供電裝置,為整個(gè)系統(tǒng)的工作提供工作電壓。DSP12內(nèi)置控制程序，并發(fā)出控制信號(hào)至第一控制器13及第二控制器14，第一控制器13及第二控制器14分別控制第一電機(jī)15、第二電機(jī)16的工作，第一電機(jī)15、第二電機(jī)16又分別用于驅(qū)動(dòng)設(shè)于AGV的機(jī)械裝置18進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。其中,第一電機(jī)15和第二電機(jī)16的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器17合成之后，控制機(jī)械裝置18的運(yùn)動(dòng)。長(zhǎng)期以來(lái)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的AGV存在著很多安全隱患，包括:(I)由于人工的加入，并未實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化，而且人為因素也加重了 AGV小車(chē)故障率。(2)由于多軸聯(lián)動(dòng)的工作量很大，單片DSP —般情況下會(huì)舍棄考慮電池的狀態(tài)，使得系統(tǒng)能源得不到最優(yōu)利用。(3)單片DSP難以勝任多信號(hào)處理系統(tǒng)的要求，如果增加新的處理器來(lái)滿足AGV快速性和穩(wěn)定性的要求，又要處理兩個(gè)處理器之間的同步和通訊等問(wèn)題，延長(zhǎng)了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間。(4)由于受周?chē)h(huán)境不穩(wěn)定因素干擾，單DSP控制器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常，引起失控，抗干擾能力較差。因此，需要對(duì)現(xiàn)有的基于單片DSP控制的AGV控制器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)
實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其有ADSP及FPGA雙核控制，且包括自動(dòng)裝載電機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛的全自動(dòng)化裝載和卸載貨物。本實(shí)用新型提出一種自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其包括電池、控制模塊、電機(jī)控制器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、信號(hào)處理器及機(jī)械裝置，其特征在于:該系統(tǒng)進(jìn)一步包括第三電機(jī)，控制模塊發(fā)出控制信號(hào)至電機(jī)控制器，電機(jī)控制器分別控制第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的工作，第一電機(jī)和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)；第三電機(jī)為自動(dòng)裝載電機(jī)；第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器合成之后，控制機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)；在等待時(shí)間，電池自動(dòng)充電?？刂颇K為一雙核控制器，其包括設(shè)于ADSP電路及FPGA電路的上位機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面、路徑規(guī)劃模塊及在線輸出模塊；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括編碼器模塊、輸入輸出控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及伺服控制模塊，其中，ADSP電路實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面、路徑規(guī)劃模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、輸入輸出控制模塊、在線輸出模塊，F(xiàn)PGA電路實(shí)現(xiàn)伺服控制模塊。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述電池進(jìn)一步與第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的輸出端連接，且控制模塊進(jìn)一步分別連接至第一電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)，第二電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)，及第三電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述人機(jī)界面包括開(kāi)始/重啟按鍵及功能選擇鍵。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述編碼器模塊檢測(cè)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛實(shí)際轉(zhuǎn)速，判斷是否符合速度要求，是否過(guò)快或過(guò)慢，并發(fā)出控制信號(hào)。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述伺服控制模塊包括數(shù)字模擬模塊、傳感器模塊、電流模塊、速度模塊及位移模塊。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)字模擬模塊包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器模塊包括一個(gè)或多個(gè)傳感器。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器模塊包括導(dǎo)航傳感器、前方傳感器、側(cè)面?zhèn)鞲衅?、速度傳感器和站點(diǎn)傳感器，導(dǎo)航傳感器判斷自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛是否在中線運(yùn)行，并調(diào)整小車(chē)在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行位置；站點(diǎn)傳感器會(huì)對(duì)地面上的站點(diǎn)條碼進(jìn)行讀取，并自動(dòng)累加，當(dāng)達(dá)到最大站點(diǎn)時(shí)會(huì)自動(dòng)清零并重新計(jì)數(shù)。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述在線輸出模塊用于提示自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛的工作狀態(tài)；電流模塊用于調(diào)整電池的供電功率達(dá)到自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛需要的范圍。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述速度模塊與編碼器模塊通訊連接，當(dāng)編碼器模塊檢測(cè)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛實(shí)際轉(zhuǎn)速過(guò)快或過(guò)慢，速度模塊根據(jù)編碼器模塊檢測(cè)的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)小車(chē)實(shí)際轉(zhuǎn)速；位移模塊檢測(cè)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛是否到站，是否到達(dá)既定位移，如果過(guò)慢，發(fā)出加速指令至電機(jī)控制器；如果離既定位移過(guò)近，需要減速，則發(fā)出減速指令至電機(jī)控制器。本實(shí)用新型所述的自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，在小車(chē)等待區(qū)域，充分考慮了電池能量的問(wèn)題，如果電池電壓低時(shí)，會(huì)自動(dòng)充電，有效地增加了小車(chē)的能源，有利于小車(chē)工作距離的提高。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，充分考慮了電池在這個(gè)系統(tǒng)中的作用，基于DSP+FPGA控制器時(shí)刻都在對(duì)小車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和運(yùn)算，避免了大電流的產(chǎn)生，所以從根本上解決了大電流對(duì)電池的沖擊。由FPGA處理直線導(dǎo)航電機(jī)和自動(dòng)裝載電機(jī)的全數(shù)字伺服控制，大大提高了運(yùn)算速度，解決了單DSP軟件運(yùn)行較慢的瓶頸，縮短了開(kāi)發(fā)周期短，并且程序可移植能力強(qiáng)。再者，本實(shí)用新型完全實(shí)現(xiàn)了單板控制，不僅節(jié)省了控制板占用空間，而且還實(shí)現(xiàn)了多路控制信號(hào)的同步控制，有利于提高AGV小車(chē)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能。由于本控制器采用FPGA處理大量的數(shù)據(jù)與算法，并充分考慮了周?chē)母蓴_源，并把DSP從繁重的工作量中解脫出來(lái)，有效地防止了程序的“跑飛”，抗干擾能力大大增強(qiáng)。由于加入了自動(dòng)裝載電機(jī)，完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，排除了人工干擾等因素對(duì)AGV小車(chē)運(yùn)行的影響。上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的AGV控制系統(tǒng)的方框圖。圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的AGV控制系統(tǒng)的方框圖。圖3為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的的控制模塊的方框圖。圖4為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的AGV控制系統(tǒng)應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施方式
隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)集成芯片制造技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，數(shù)DSP由于其快速的計(jì)算能力，不僅廣泛應(yīng)用于通信與視頻信號(hào)處理，也逐漸應(yīng)用在各種高級(jí)的控制系統(tǒng)中。AD公司的ADSP-21XX系列提供了低成本、低功耗、高性能的處理能力和解決方案。其中的ADSP-2188指令執(zhí)行速度高達(dá)75MIPS，加上獨(dú)立的算術(shù)邏輯單元，擁有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力。此外，大容量的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM,random access memory)被集成到該芯片內(nèi)，可以極大地簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)成本和系統(tǒng)復(fù)雜度，也大大提高了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)處理能力。基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA, Field Programmable Gata Array)及現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)方法是最近幾年出現(xiàn)了一種全新的設(shè)計(jì)思想。雖然FPGA本身只是標(biāo)準(zhǔn)的單元陣列，沒(méi)有一般的集成電路所具有的功能，但用戶可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)需要，通過(guò)特定的布局布線工具對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行重新組合連接，在最短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出自己的專(zhuān)用集成電路，這樣就減小成本、縮短開(kāi)發(fā)周期。由于FPGA采用軟件化的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)硬件電路的設(shè)計(jì)，這樣就使得基于FPGA設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有良好的可復(fù)用和修改性。這種全新的設(shè)計(jì)思想已經(jīng)逐漸應(yīng)用在高性能的交流驅(qū)動(dòng)控制上，并快速發(fā)展。本實(shí)用新型為克服單DSP不能滿足穩(wěn)定性和快速性的要求，舍棄了國(guó)產(chǎn)AGV小車(chē)所采用的單DSP工作模式，在吸收國(guó)外先進(jìn)控制思想的前提下，自主研發(fā)了基于DSP+FPGA的全新控制模式?？刂瓢逡訤PGA為處理核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理，把DSP從復(fù)雜的工作當(dāng)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)部分的信號(hào)處理算法和FPGA的控制邏輯，并響應(yīng)中斷，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和存儲(chǔ)實(shí)時(shí)信號(hào)。如下詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的技術(shù)方案。圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的AGV控制系統(tǒng)的方框圖。本實(shí)施例中，AGV的控制系統(tǒng)包括電池21、控制模塊22、電機(jī)控制器23、第一電機(jī)24、第二電機(jī)25、第三電機(jī)26、信號(hào)處理器27及機(jī)械裝置28。電池21為供電裝置，為整個(gè)系統(tǒng)的工作提供工作電壓。控制模塊22內(nèi)置控制程序及控制電路，發(fā)出控制信號(hào)至電機(jī)控制器23,電機(jī)控制器23分別控制第一電機(jī)24、第二電機(jī)25及第三電機(jī)26的工作，第一電機(jī)24、第二電機(jī)25又分別用于驅(qū)動(dòng)設(shè)于AGV車(chē)體的機(jī)械裝置27進(jìn)行X方向(水平)和Y方向(垂直)的運(yùn)動(dòng)。第三電機(jī)26為自動(dòng)裝載電機(jī)，用于自動(dòng)裝載貨物和自動(dòng)卸載貨物。其中，第一電機(jī)24、第二電機(jī)25和第三電機(jī)26的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器27合成之后，控制機(jī)械裝置27的運(yùn)動(dòng)。電池21進(jìn)一步與第一電機(jī)24、第二電機(jī)25及第三電機(jī)26的輸出端連接，且控制模塊22進(jìn)一步分別連接至第一電機(jī)24輸出端和電池21之間的連接點(diǎn)，第二電機(jī)25輸出端和電池21之間的連接點(diǎn)，及第三電機(jī)26輸出端和電池21之間的連接點(diǎn)。請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖3，為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的控制模塊22的方框圖。一并參照?qǐng)D4，其為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的AGV控制系統(tǒng)應(yīng)用示意圖。本實(shí)施例中，控制模塊22為一雙核控制器，其包括ADSP電路(圖未標(biāo))及FPGA電路(圖未標(biāo))，二者可相互通訊。控制模塊22包括設(shè)于ADSP電路及FPGA電路的上位機(jī)系統(tǒng)221和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)222。其中，上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面2221、路徑規(guī)劃模塊2212、在線輸出模塊2213。人機(jī)界面2221包括開(kāi)始/重啟按鍵及功能選擇鍵。路徑規(guī)劃模塊2212包括已經(jīng)預(yù)設(shè)好的速度，加速度，位置等參數(shù)設(shè)置。在線輸出模塊2213用于提示AGV小車(chē)的工作狀態(tài)，比如是小車(chē)工作過(guò)程中或到站狀態(tài)提示。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)222包括編碼器模塊2221、I/O控制模塊2222、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊2223及伺服控制模塊2224。其中，編碼器模塊2221檢測(cè)AGV小車(chē)實(shí)際轉(zhuǎn)速，判斷是否符合速度要求，是否過(guò)快或過(guò)慢，并發(fā)出控制信號(hào)。I/O控制模塊2222包括RS-232串行接口、ICE端口等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊2223為一存儲(chǔ)器，如閃存(flash storage)。伺服控制模塊2224進(jìn)一步包括數(shù)字模擬(AD，Analog-digital)模塊2225、傳感器模塊2226、電流模塊2227、速度模塊2228及位移模塊2229。其中，DA模塊 2225 包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC，Analog to Digital Converter)及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC, Dig ital to Analog Converter)。傳感器模塊2226包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，如圖4所示，本實(shí)施例中，傳感器模塊2226包括標(biāo)號(hào)S1、S2、S3、S4、S5、S8、S9、SlO代表的傳感器，其高于AGV小車(chē)的不同部位，其中傳感器S1、S2、S3、S4、S5為導(dǎo)航傳感器，判斷AGV小車(chē)是否在中線運(yùn)行，調(diào)整小車(chē)在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行位置。傳感器S9、S10為設(shè)于小車(chē)前方的前方傳感器和傳感器S8為設(shè)于小車(chē)側(cè)面的側(cè)面?zhèn)鞲衅?。圖中的減速、站點(diǎn)Γη、加速、等待區(qū)域是設(shè)于地面的反射裝置，上述傳感器可配合反射裝置協(xié)助AGV小車(chē)的運(yùn)動(dòng)。電流模塊2227與電池21和電機(jī)控制器23、DA模塊2225連接。DA模塊2225根據(jù)電池21和電機(jī)控制器23的電流，判斷工作功率，并把功率狀況反饋至電池21，電流模塊2227用于調(diào)整電池21的供電功率達(dá)到AGV小車(chē)需要的范圍。速度模塊2228與編碼器模塊2221通訊連接，當(dāng)編碼器模塊2221檢測(cè)AGV小車(chē)實(shí)際轉(zhuǎn)速過(guò)快或過(guò)慢，速度模塊2228根據(jù)編碼器模塊2221檢測(cè)的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)小車(chē)實(shí)際轉(zhuǎn)速。本實(shí)施例中，設(shè)于AGV小車(chē)的傳感器S7為速度傳感器，速度模塊2228包括但不限于速度傳感器。位移模塊2229檢測(cè)AGV小車(chē)是否到站，是否到達(dá)既定位移，如果過(guò)慢，發(fā)出加速指令至電機(jī)控制器23 ;如果離既定位移過(guò)近，需要減速，則發(fā)出減速指令至電機(jī)控制器23。本實(shí)施例中，設(shè)于AGV小車(chē)的傳感器S6為站點(diǎn)傳感器，其用于實(shí)現(xiàn)位移模塊2229的功能。結(jié)合以上描述，上位機(jī)系統(tǒng)完成人機(jī)界面、路徑規(guī)劃、在線輸出等功能；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)完成AGV系統(tǒng)的伺服控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、I/O控制等功能，其中工作量最大的多軸伺服系統(tǒng)交給FPGA電路處理，其余的包括上位機(jī)系統(tǒng)的完成交給ADSP電路完成，這樣就實(shí)現(xiàn)了ADSP與FPGA的分工，同時(shí)二者之間也可以進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。進(jìn)一步參照?qǐng)D4，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例具體的工作原理描述如下。在AGV小車(chē)未接到命令之前，它一般會(huì)在等待區(qū)域等待主控制器，即控制模塊22發(fā)出的命令，自行檢查電池21的一切參數(shù)并盡量修復(fù)一些性能較差的電池單體，如出現(xiàn)故障將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，在等待時(shí)間內(nèi)如果電池電壓過(guò)低會(huì)自動(dòng)打開(kāi)充電插頭于自動(dòng)充電裝置42進(jìn)行充電。AGV小車(chē)在等待區(qū)域接到任務(wù)后，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)充電開(kāi)關(guān)，沿著等待區(qū)域邊上的軌道41進(jìn)入貨物運(yùn)送軌道?？刂颇K22發(fā)出命令的方式包括但不限于通過(guò)操作人機(jī)界面2221的按鍵發(fā)出命令。AGV小車(chē)進(jìn)入軌道后，其前方的傳感器S9、S10和側(cè)面?zhèn)鞲衅鱏8會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行判斷，確定有沒(méi)有障礙物進(jìn)入運(yùn)行范圍，如存在障礙物將向ADSP電路(例如I/O控制模塊2222)發(fā)出中斷請(qǐng)求，ADSP電路會(huì)對(duì)中斷做第一時(shí)間響應(yīng)，如果ADSP的中斷響應(yīng)沒(méi)有來(lái)得及處理，車(chē)體上的防撞裝置將被觸發(fā)，進(jìn)而達(dá)到蔽障的功能；如果沒(méi)有障礙物進(jìn)入運(yùn)行范圍，AGV小車(chē)將進(jìn)行正常的狀態(tài)運(yùn)行。在AGV進(jìn)入軌道正常運(yùn)行時(shí)，其導(dǎo)航傳感器S1、S2、S3、S4、S5將工作，并把反射回來(lái)的光電信號(hào)送給ADSP，經(jīng)ADSP判斷后送給FPGA，由FPGA運(yùn)算后與ADSP進(jìn)行通訊，然后由電機(jī)控制器23傳送控制信號(hào)給直線導(dǎo)航的第一電機(jī)24和第二電機(jī)25進(jìn)行伺服控制。為了能夠?qū)崿F(xiàn)AGV小車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，減少小車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定因素，系統(tǒng)加入了速度傳感器S7，此傳感器會(huì)讀取地面上的加速或減速條碼，然后送給電機(jī)控制器23，電機(jī)控制器23根據(jù)此信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后，控制第一電機(jī)24和第二電機(jī)25的運(yùn)行速度，使AGV小車(chē)以不同的速度通過(guò)短距離直道、長(zhǎng)距離直道和彎道。為了能夠?qū)崿F(xiàn)AGV小車(chē)的站點(diǎn)功能，本實(shí)用新型加入了站點(diǎn)傳感器S6，此站點(diǎn)傳感器S6會(huì)對(duì)地面上的站點(diǎn)條碼進(jìn)行讀取，并自動(dòng)累加，當(dāng)達(dá)到最大站點(diǎn)時(shí)會(huì)自動(dòng)清零并重新從站點(diǎn)I計(jì)數(shù)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)AGV小車(chē)的自動(dòng)裝載貨物和卸載貨物功能，本實(shí)用新型在到達(dá)站點(diǎn)后，會(huì)根據(jù)當(dāng)前站點(diǎn)的要求啟動(dòng)第三電機(jī)26，由此第三電機(jī)26配合傳動(dòng)裝置(圖未示)實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)傳輸。綜上所述，為了提高運(yùn)算速度，保證AGV系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本實(shí)用新型在單DSP控制器中引入FPGA，形成基于DSP+FPGA的雙核控制器，此控制器把原有的單DSP實(shí)現(xiàn)的多控制器系統(tǒng)集中設(shè)計(jì)，并充分考慮電池在這個(gè)系統(tǒng)的作用，實(shí)現(xiàn)單一控制器同步發(fā)送多軸控制信號(hào)的功能。把AGV控制系統(tǒng)中工作量最大的多軸伺服系統(tǒng)交給FPGA處理，充分發(fā)揮FPGA數(shù)據(jù)處理速度較快的特點(diǎn)，而人機(jī)界面、路徑規(guī)劃、在線輸出、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、I/O控制等功能交給ADSP完成，這樣就實(shí)現(xiàn)了 ADSP與FPGA的分工，同時(shí)二者之間也可以進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。本實(shí)用新型具有的有益效果是:在小車(chē)等待區(qū)域，充分考慮了電池能量的問(wèn)題，如果電池電壓低時(shí)，會(huì)自動(dòng)充電，有效地增加了小車(chē)的能源，有利于小車(chē)工作距離的提高。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，充分考慮了電池在這個(gè)系統(tǒng)中的作用，基于DSP+FPGA控制器時(shí)刻都在對(duì)小車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和運(yùn)算，避免了大電流的產(chǎn)生，所以從根本上解決了大電流對(duì)電池的沖擊，避免了由于大電流放電而引起的鉛酸電池過(guò)度老化現(xiàn)象的發(fā)生。在鉛酸電池快速放電過(guò)程中，對(duì)端電壓檢測(cè)過(guò)程中，引入了鉛酸的內(nèi)阻、溫度等參數(shù)，使得端電壓更接近于實(shí)際參數(shù)，有利用能源的保護(hù)。由FPGA處理直線導(dǎo)航電機(jī)和自動(dòng)裝載電機(jī)的全數(shù)字伺服控制，大大提高了運(yùn)算速度，解決了單DSP軟件運(yùn)行較慢的瓶頸，縮短了開(kāi)發(fā)周期短，并且程序可移植能力強(qiáng)。本實(shí)用新型完全實(shí)現(xiàn)了單板控制，不僅節(jié)省了控制板占用空間，而且還實(shí)現(xiàn)了多路控制信號(hào)的同步控制，有利于提高AGV小車(chē)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能。由于本控制器采用FPGA處理大量的數(shù)據(jù)與算法，并充分考慮了周?chē)母蓴_源，并把DSP從繁重的工作量中解脫出來(lái)，有效地防止了程序的“跑飛”，抗干擾能力大大增強(qiáng)。由于加入了自動(dòng)裝載電機(jī)，完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，排除了人工干擾等因素對(duì)AGV小車(chē)運(yùn)行的影響。以上所述，僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.種自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其包括電池、控制模塊、電機(jī)控制器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、信號(hào)處理器及機(jī)械裝置，其特征在于:該系統(tǒng)進(jìn)一步包括第三電機(jī)，控制模塊發(fā)出控制信號(hào)至電機(jī)控制器，電機(jī)控制器分別控制第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的工作，第一電機(jī)和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)；第三電機(jī)為自動(dòng)裝載電機(jī)；第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器合成之后，控制機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)；在等待時(shí)間，電池連接至一自動(dòng)充電裝置自動(dòng)充電； 其中，控制模塊為一雙核控制器，其包括設(shè)于ADSP電路及FPGA電路的上位機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面、路徑規(guī)劃I旲塊及在線輸出I旲塊；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括編碼器模塊、輸入輸出控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及伺服控制模塊，其中，ADSP電路實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面、路徑規(guī)劃模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、輸入輸出控制模塊、在線輸出模塊，F(xiàn)PGA電路實(shí)現(xiàn)伺服控制模塊。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池進(jìn)一步與第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的輸出端連接，且控制模塊進(jìn)一步分別連接至第一電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)，第二電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)，及第三電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)界面包括開(kāi)始/重啟按鍵及功能選擇鍵。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服控制模塊包括數(shù)字模擬模塊、傳感器模塊、電流模塊、速度模塊及位移模塊。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字模擬模塊包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
6.據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器模塊包括一個(gè)或多個(gè)傳感器。
7.據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器模塊包括導(dǎo)航傳感器、前方傳感器、側(cè)面?zhèn)鞲衅?、速度傳感器和站點(diǎn)傳感器，導(dǎo)航傳感器判斷自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛是否在中線運(yùn)行，并調(diào)整小車(chē)在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行位置；站點(diǎn)傳感器會(huì)對(duì)地面上的站點(diǎn)條碼進(jìn)行讀取，并自動(dòng)累加，當(dāng)達(dá)到最大站點(diǎn)時(shí)會(huì)自動(dòng)清零并重新計(jì)數(shù)。
8.據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述在線輸出模塊用于提示自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛的工作狀態(tài)；電流模塊用于調(diào)整電池的供電功率達(dá)到自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛需要的范圍。
9.據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其特征在于，所述速度模塊與編碼器模塊通訊連接，當(dāng)編碼器模塊檢測(cè)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛實(shí)際轉(zhuǎn)速過(guò)快或過(guò)慢，速度模塊根據(jù)編碼器模塊檢測(cè)的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)小車(chē)實(shí)際轉(zhuǎn)速；位移模塊檢測(cè)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛是否到站，是否到達(dá)既定位移，如果過(guò)慢，發(fā)出加速指令至電機(jī)控制器；如果離既定位移過(guò)近，需要減速，則發(fā)出減速指令至電機(jī)控制器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提出一種自動(dòng)裝卸自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)輛控制系統(tǒng)，其包括電池、控制模塊、電機(jī)控制器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)、信號(hào)處理器及機(jī)械裝置，控制模塊發(fā)出控制信號(hào)至電機(jī)控制器，電機(jī)控制器分別控制第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的工作，第一電機(jī)和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)；第三電機(jī)為自動(dòng)裝載電機(jī)；第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器合成之后，控制機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)；在等待時(shí)間，電池自動(dòng)充電?？刂颇K為一雙核控制器，其包括設(shè)于ADSP電路及FPGA電路的上位機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面、路徑規(guī)劃模塊及在線輸出模塊；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括編碼器模塊、輸入輸出控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊及伺服控制模塊。
文檔編號(hào)G05D1/02GK202929479SQ201220366970
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者張好明, 王應(yīng)海, 李紅益, 袁麗娟 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院