一种自动引导车分布式自主协同控制系统及控制方法，属于自动化输送中的无线通信和分布式控制领域。该系统包括应用层、协作层和感知层，应用层，包括车辆控制模块、环境建模模块、任务管理模块、全局监控模块；协作层，包括全系统信息交互和采集的对等通信网络、无线对等通信网络控制单元、分布式路径规划单元和无线收发模块；感知层，包括射频读卡器、编码器、测距传感器等。本发明专利技术显著提高了多AGV系统的运算能力、系统容量和运行效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于自动化输送中的无线通信和分布式控制领域。
技术介绍
自动导向车系统(AGVQ是由多台自主车辆组成，集机电控制、计算机网络及无线通讯等技术于一体的集成化智能运输系统。目前，自动导向车系统在国内外的车站、码头等大型场所，相当一部分物流输送相关企业中已得到广泛应用。传统对于多辆自动导引车的协同控制方面，主要是以工业计算机为集中控制平台，车辆的作业调度、路径规划以及全系统的监控都由该控制中心完成，所有车辆除从自身传感器感知环境之外只与控制中心进行交互。基于这种主从通信的集中式控制方式虽然成本较低、易于实现，但它仅适用于具有少量车辆、简单调度策略的应用系统。随着系统内车辆数的增加，全局性路径规划和调度算法对计算机的性能提出了苛刻要求，巨大的通信吞吐量不能保证系统的实时和稳定，同时如果还需要中央控制器执行监控和任务分派，这种集中式的控制方式已经不能达到预期的性能效果。分布式控制模型对于解决系统性能瓶颈具有独特的优势，在分布式控制架构下对于多个机器人的协调与合作的研究已逐渐成为多机器人系统研究的主要内容。在移动机器人分布式控制和协作方面，已申请的专利主要有、 ，自动导引车作为移动机器人的一种，与以上两个专利所描述对象的结构特征、运行环境以及应用领域都有明显不同。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种，利用多智能体协作的相关理论，结合传感器技术、无线通讯技术、多线程技术以及智能交通技术，在每一台自动导引车辆的控制系统之上，构建对周围环境包括交通信息、路径规划、防碰撞等独立的感知、决策、执行系统，使每一台AGV都具有较高自治水平，在任务已知的情况下，通过分布式的路径规划和自主的合理蔽障来完成作业任务。本专利技术为解决其技术问题采用如下技术方案一种自动引导车分布式自主协同控制系统，包括应用层、协作层和感知层，所述的应用层，包括与人机接口相连的车辆控制模块、环境建模模块、任务管理模块、全局监控模块；所述的协作层，包括全系统信息交互和采集的对等通信网络、无线对等通信网络控制单元、分布式路径规划单元和无线收发模块；所述的感知层，包括射频读卡器、编码器、测距传感器， 应用层通过以太网连接协作层中的无线对等网络控制单元，感知层通过CAN总线接入协作层中的分布式路径规划单元。自动引导车分布式协同控制系统，所述的协作层中的无线对等通信网络控制单元包括ARM主控芯片、扩展SDRAM存储器、串口电平转化芯片1和串口电平转化芯片2、网络芯片、RJ-45接口、电源芯片、复位芯片、时钟芯片、按键与指示灯、扩展GPIO槽、调试接口、串口终端、Zigbee无线收发模块，其中，扩展SDRAM存储器和网络芯片分别通过16位数据地址Bus与ARM主控芯片连接；RJ-45接口连接网络芯片；串口电平转化芯片1通过UART接口与 ARM主控芯片连接，同时通过RS-232接口与Zigbee无线收发模块连接；串口电平转化芯片 2通过UART接口与ARM主控芯片连接，同时通过RS-232接口与串口终端连接；时钟芯片通过I/O方式与ARM主控芯片连接；按键与指示灯、扩展GPIO槽与ARM主控芯片连接；复位芯片连接ARM主控芯片复位引脚；电源芯片与ARM主控芯片电源引脚连接；调试接口与ARM 主控芯片通过JTAG协议线连接。自动引导车分布式协同控制系统，所述的协作层中的分布式路径规划单元包括 ARM主控芯片、扩展SDRAM存储器、扩展FLASH、串口电平转化芯片、CAN总线接口芯片、电源芯片、复位芯片、时钟芯片、按键与指示灯、扩展GPIO槽、调试接口、Zigbee无线收发模块、自动导引车控制器，其中，扩展SDRAM存储器和扩展FLASH分别通过16位数据地址Bus 与ARM主控芯片连接；串口电平转化芯片通过UART接口与ARM主控芯片连接，同时通过 RS-232接口与Zigbee无线收发模块连接；CAN总线接口芯片通过TD/RD接口连接ARM主控芯片，同时通过CAN总线连接自动导引车控制器；时钟芯片通过I/O方式与ARM主控芯片连接；按键与指示灯、扩展GPIO槽通过I/O方式与ARM主控芯片连接；复位芯片连接ARM主控芯片复位引脚；电源芯片与ARM主控芯片电源引脚连接；调试接口通过JTAG协议线与ARM 主控芯片连接。自动引导车分布式协同控制系统，所述的协作层全系统信息交互和采集的对等通信网络拓扑结构呈Mesh网状，其中任意两个节点进行对等通信。所述的自动引导车分布式自主协同控制系统的控制方法，包括如下步骤(1)应用层根据实际需要建立路径的电子地图，配置节点信息和路径权值；(2)应用层把电子地图信息通过以太网传送至协作层网关，由无线对等通信网络控制单元下载至工作车辆；(3)应用层根据实际需要指定某一传送任务的开始、停靠、结束工位，组成任务队列通过以太网传送至协作层网关，由无线对等网络控制单元发布任务，各分布式路径规划单元通过竞争获取各自合适任务；(4)分布式路径规划单元根据获取任务按照相应策略进行分布式路径规划，等待加入协作网络；(5)无线对等通信网络控制单元启动无线协作网络，各就绪节点注册加入协作网络后， 发布协作启动命令，各分布式路径规划单元按照规划路径启动运行，按周期进行自主协作， 主要完成行进路线上的冲突规避，顺利达到目的地，以此往复。所述的自动引导车分布式自主协同控制系统的控制方法，所述的步骤(5)中的自主协作通过各自动导向车广播协作标识完成，协作标识包括路口占用、工位占用、队列前进、超车避让、相向避让。所述的自动引导车分布式自主协同控制系统的控制方法，其特征在于所述的步骤 (5)中的冲突规避指当车辆一旦进入路口(工位)区域，则立刻发送路口(工位)占用标识， 该路口(工位)其他方向车辆需等待直至当前占用车辆(组)离开路口(工位)区域，路口(工位)占用标识撤销；在队列前进协作模式下，当车辆检测到前方有其他车辆，则与前车保持车距，跟随前车运行，车队模式适用于单向行驶车道；在超车模式下，若行进道路上慢车挡住快车，在指定区域，慢车可以给快车让道；若在同一路径上出现两辆相向行驶车辆，则该路径进入相向避让模式，优先级低车辆实施避让，优先级高车辆通过；相向避让模式中，低优先级车辆采取横向漂移或者动态交汇方式避让。本专利技术的有益效果如下1、 采用了分布式的嵌入式多核处理模式和对等的ZigBee网络结合的控制结构，对于下达的作业任务可以顺利进行并行计算和处理，系统开销和节点数目耦合性小，极大得提高了系统的容量和效率。2、采用基于802. 15. 4标准的ZigBee技术组建无线通信网络实现全局的协同工作，一方面充分利用了 ZigBee协议栈底层的防冲突机制和多跳路由机制，无形中为系统通信增加了必要的冗余，通信容错性和稳定性得到充分保证。另一方面，由于ZigBee协议栈对自组网的支持，使系统具有了丰富的开放接口，具有了极大的可扩展性。3、利用了无线射频技术描述和读取抽象环境信息优势，结合数字化环境建模技术，系统具备了相当的的生产配置柔性。附图说明图1为自动引导车分布式协同控制系统的系统结构图。图2为用于全系统信息交互和采集对等通信网络控制单元结构图。图3为分布式路径规划单元的系统结构图。图4为各ZigBee路由节点在协调节点的控制下的通讯时序本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种自动引导车分布式自主协同控制系统，其特征在于，包括应用层、协作层和感知层，所述的应用层，包括与人机接口相连的车辆控制模块、环境建模模块、任务管理模块、全局监控模块；所述的协作层，包括全系统信息交互和采集的对等通信网络、无线对等通信网络控制单元、分布式路径规划单元和无线收发模块；所述的感知层，包括射频读卡器、编码器、测距传感器，应用层通过以太网连接协作层中的无线对等网络控制单元，感知层通过ＣＡＮ总线接入协作层中的分布式路径规划单元。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：楼佩煌，钱晓明，王辉，武星，刘冉，隋大鹏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84
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