一种基于总线控制方式的AGV控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于总线控制方式的AGV控制系统，包括上位机控制单元、安装在AGV车上的AGV接口板、伺服电机和绝对值编码器，AGV接口板通过总线方式与驱动AGV车轮转动的一组伺服电机相连接，AGV接口板与陀螺仪、加速度计相连接，AGV接口板与安装在车轴上的一组绝对值编码器相连接，AGV接口板还与上位机控制单元相连接进行实时数据交互实现对AGV的控制功能。本实用新型专利技术采用以FPGA为核心的AGV接口板并通过MECHATROLINK2总线与一组驱动AGV运动的伺服电机相连接，有效地防止了外界干扰，能够实时、快速、准确地控制和获取伺服电机的工作状态，实现对AGV运动的自动控制功能，保证了控制的实时性和稳定性，可广泛用于AGV领域。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于移动机器人
，尤其是一种基于总线控制方式的AGV控制系统。
技术介绍
AGV是一种以电池为动力、装有非接触导向装置和独立寻址系统的无人驾驶自动化搬运车辆，其在计算机的监控下，按指令自主驾驶，自动沿着规定的导引路径行使，到达指定地点，完成一系列作业任务。AGV本体控制系统的组成可以有两种组合方式，一种是比较简单的方式，如微处理 器+外设，由它们的控制单元、运算单元、存储单元和时钟等直接控制外设，这里以ARM+外设、DSP+外设为例，虽然它们在理论上是可行的，但是在高实时性，短控制周期、稳定性、可靠性、快速高效、低功耗、灵活扩展、外形紧凑、最小占用空间上都存在很多问题第一个问题是难于实现实时、正确地接受和发送用于控制的位置数据，速度数据，输进输出状态等信息，从而完成AGV的非常灵活和高精度的运动控制；第二个问题是难于实现挂接AGV所需要的各种高精度外设，如伺服电机；第三个问题是难于实现软、硬件在一定程度上可修改，按照用户需求定制AGV产品；第四个问题是难于实现整个系统很小的功耗、极高的可靠性、模块的可自由扩展性。第二种方式是AGV本体控制系统的三层架构的方式高性能微处理器+高性能接口板+外设。鉴于目前国内AGV开发尚处于初级阶段，相关厂家在以上第二种方式的开发应用上都远远未能达到实际应用的要求，本技术正是基于填补国内这一空白的技术背景下而研发的。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实时性高、稳定性强的一种基于总线控制方式的AGV控制系统。本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种基于总线控制方式的AGV控制系统，包括上位机控制单元、AGV接口板、伺服电机和绝对值编码器，AGV接口板通过MECHATR0LINK2总线与驱动AGV车轮转动的一组伺服电机相连接，AGV接口板与陀螺仪、加速度计相连接，AGV接口板与安装在车轴上的一组绝对值编码器相连接，AGV接口板还与上位机控制单元相连接进行实时数据交互实现对AGV的控制功能。而且，所述的AGV接口板包括FPGA控制模块、陀螺仪、加速度计和MECHATR0LINK2总线控制模块，FPGA控制模块与陀螺仪、加速度计相连接，与一组绝对值编码器相连接，FPGA控制模块与MECHATR0LINK2总线控制模块相连接，该总线控制模块通过MECHATR0LINK2总线与驱动AGV运动的一组伺服电机相连接，FPGA控制模块与上位机控制单元相连接。而且，所述的FPGA控制模块包括MicroBlaze CPU、SPI单元、SSI单元、ISA单元、EPC单元、GPIO单元，MicroBlaze CPU与SPI单元、SSI单元、ISA单元、EPC单元及GPIO单元通过PLB总线相连接，SPI单元与陀螺仪、加速度计相连接，SSI单元与绝对值编码器相连接，EPC总线扩展器单元及GPIO总线扩展器单元与MECHATR0LINK2总线控制模块相连接，所述的ISA单元与上位机控制单元相连接。而且，所述的上位机控制单元采用的是PC104主板。本技术的优点和积极效果是本技术采用上位机控制单元+接口板+伺服电机的三层AGV本体控制体系，每一层都体现了配置上的优化I、上位机控制单元采用PC104主板具有小尺寸、高可靠性、模块可自由扩展、低功耗、堆栈式连接(PC104系统在形式上采用了多个功能模块板进行互相堆栈的形式，并且占用空间非常小，功耗也比传统PC低得多。堆栈的形式带来了系统升级的便利性和系统高·度的可靠性。)、开发周期短等特点。2、AGV接口板A、数据传输速率高。CAN总线传输速率最高位1Mbps，而MECHATR0LINK2总线传输速率为10Mbps。B、MECHATR0LINK2总线实现了实时、正确地接受和发送用于控制的位置数据，速度数据，输进输出状态等信息，完成灵活的，高精度的运动控制，特别适用于需要各轴间的协调同步和插补控制的应用；C、MECHATR0LINK2总线还可连接丰富的组件，其中包括伺服电机。伺服电机是AGV的首选可使控制速度，位置精度非常准确，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性；D、FPGA可编程，软、硬件在一定程度上可修改(通过硬件描述语言)。具有Soc片上系统的特点可以按照用户需求进行定制产品；FPGA还具有IO管脚多的特点，可以很容易挂接不同IO外设。3、伺服电机伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性。附图说明图I是本技术的系统连接示意图；图2是以FPGA接口板为核心的AGV控制系统连接示意图；图3是FPGA控制模块内部逻辑框图。具体实施方式以下结合附图对本技术实施例做进一步详述一种基于总线控制方式的AGV控制系统，如图I，包括上似机控制单兀、AGV接口板、伺服电机和绝对值编码器。AGV接口板通过MECHATR0LINK2总线与驱动AGV车轮转动的一组伺服电机相连接用于采集各个伺服电机的工作状态，AGV接口板与陀螺仪、加速度计相连接用于采集陀螺仪偏差信号(角速率)和加速度计的加速度信号；AGV接口板与安装在车轴上的一组绝对值编码器相连接用于采集绝对编码值。AGV接口板通过以太网与上位机控制单元进行实时数据交互，在I毫秒控制周期内，根据上位机控制命令进行电机命令的下发和电机状态以及传感器状态的上传，从而实现对AGV的自动控制功能。 AGV接口板采用基于FPGA的AGV接口板，如图2及图3所示，包括FPGA控制模块、陀螺仪、加速度计和MECHATR0LINK2总线控制模块。所述的FPGA控制模块包括CPU、SPI单元、SSI单元、ISA单元、EPC单元、GPIO单元，上述SPI单元、SSI单元、ISA单元、EPC单元及GPIO单元均为FPGA内部的IP核，上述IP核通过PLB总线与CPU相连接。其中SPI单元为串行通信接口 IP核，其与陀螺仪、加速度计相连接用于采集陀螺仪偏差信号(角速率)和加速度计的加速度信号并传给CPU。SSI单元是同步串行接口的IP核，其与安装在车轴的一组绝对值编码器相连接用于采集绝对编码值并将该绝对编码值传送给CPU。EPC单元及GPIO单元与MECHATR0LINK2总线控制模块相连接，该总线控制模块通过MECHATR0LINK2总线与驱动AGV运动的一组伺服电机相连接，CPU通过MECHATR0LINK2总线控制模块采集各个伺服电机的状态。ISA单元为工业标准结构总线接口 IP核，其与上位机控制单元进行实时数据交互，在I毫秒控制周期内，根据上位机控制命令进行伺服电机命令的下发和伺服电机状态以及传感器状态的上传，从而实现对AGV的自动控制功能。AGV控制系统的工作过程为该AGV接口板通过MECHATR0LINK2总线采集各种伺服电机的工作状态，通过单片机或SSI接口采集安装在车轴上的绝对值编码器的编码值，通过陀螺仪、加速度计采集陀螺仪偏差信号(角速率)和加速度计的加速度信号，由AGV接口板上传至上位机控制单元进行分析处理后，得到下一周期命令，然后通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于总线控制方式的AGV控制系统，其特征在于：包括上位机控制单元、AGV接口板、伺服电机和绝对值编码器，AGV接口板通过MECHATROLINK2总线与驱动AGV车轮转动的一组伺服电机相连接，AGV接口板与陀螺仪、加速度计相连接，AGV接口板与安装在车轴上的一组绝对值编码器相连接，AGV接口板还与上位机控制单元相连接进行实时数据交互实现对AGV的控制功能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵哲，
申请(专利权)人：无锡普智联科高新技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：