自动装卸自动导引车辆控制系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种自动装卸自动导引车辆控制系统，其包括电池、控制模块、电机控制器、第一电机、第二电机、第三电机、信号处理器及机械装置，控制模块发出控制信号至电机控制器，电机控制器分别控制第一电机、第二电机和第三电机的工作，第一电机和第二电机驱动机械装置运动；第三电机为自动装载电机；第一电机、第二电机和第三电机的驱动信号经过信号处理器合成之后，控制机械装置的运动；在等待时间，电池自动充电。控制模块为一双核控制器，其包括设于ADSP电路及FPGA电路的上位机系统和运动控制系统，其中，上位机系统包括人机界面、路径规划模块及在线输出模块；运动控制系统包括编码器模块、输入输出控制模块、数据存储模块及伺服控制模块。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是有关于自动导引车辆(AGV, Automated Guided Vehicle)
，且特别是有关于一种自动装卸自动导引车辆控制系统。
技术介绍
自动导引车辆(Automated Guided Vehicle,简称AGV),指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员且以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴于地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的信息进行移动与动作。AGV相对于步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。一般普通的AGV都具有两个电机驱动其运动，由这两个电机分别控制其在平面上的X坐标和Y坐标，并有一个万向轮来调节其稳定性，到达站点后人工装卸货物。现有的AGV基本上都是由单个数字信号处理器(digital signal processor, DSP)控制,如图1所示，为现有技术的AGV控制系统的方框图。现有技术中，一般的AGV的控制系统包括电池11、DSP 12、第一控制器13、第二控制器14、第一电机15、第二电机16、信号处理器17及机械装置18。电池11为供电装置,为整个系统的工作提供工作电压。DSP12内置控制程序，并发出控制信号至第一控制器13及第二控制器14，第一控制器13及第二控制器14分别控制第一电机15、第二电机16的工作，第一电机15、第二电机16又分别用于驱动设于AGV的机械装置18进行运动。其中,第一电机15和第二电机16的驱动信号经过信号处理器17合成之后，控制机械装置18的运动。长期以来，发现传统的AGV存在着很多安全隐患，包括:(I)由于人工的加入，并未实现真正的自动化，而且人为因素也加重了 AGV小车故障率。(2)由于多轴联动的工作量很大，单片DSP —般情况下会舍弃考虑电池的状态，使得系统能源得不到最优利用。(3)单片DSP难以胜任多信号处理系统的要求，如果增加新的处理器来满足AGV快速性和稳定性的要求，又要处理两个处理器之间的同步和通讯等问题，延长了系统开发时间。(4)由于受周围环境不稳定因素干扰，单DSP控制器经常会出现异常，引起失控，抗干扰能力较差。因此，需要对现有的基于单片DSP控制的AGV控制器进行重新设计
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提供一种自动装卸自动导引车辆控制系统，其有ADSP及FPGA双核控制，且包括自动装载电机，实现自动导引车辆的全自动化装载和卸载货物。本技术提出一种自动装卸自动导引车辆控制系统，其包括电池、控制模块、电机控制器、第一电机、第二电机、信号处理器及机械装置，其特征在于:该系统进一步包括第三电机，控制模块发出控制信号至电机控制器，电机控制器分别控制第一电机、第二电机和第三电机的工作，第一电机和第二电机驱动机械装置运动；第三电机为自动装载电机；第一电机、第二电机和第三电机的驱动信号经过信号处理器合成之后，控制机械装置的运动；在等待时间，电池自动充电。控制模块为一双核控制器，其包括设于ADSP电路及FPGA电路的上位机系统和运动控制系统，其中，上位机系统包括人机界面、路径规划模块及在线输出模块；运动控制系统包括编码器模块、输入输出控制模块、数据存储模块及伺服控制模块，其中，ADSP电路实现人机界面、路径规划模块、数据存储模块、输入输出控制模块、在线输出模块，FPGA电路实现伺服控制模块。在本技术的一个实施例中，所述电池进一步与第一电机、第二电机和第三电机的输出端连接，且控制模块进一步分别连接至第一电机输出端和电池之间的连接点，第二电机输出端和电池之间的连接点，及第三电机输出端和电池之间的连接点。在本技术的一个实施例中，所述人机界面包括开始/重启按键及功能选择键。在本技术的一个实施例中，所述编码器模块检测自动导引车辆实际转速，判断是否符合速度要求，是否过快或过慢，并发出控制信号。在本技术的一个实施例中，所述伺服控制模块包括数字模拟模块、传感器模块、电流模块、速度模块及位移模块。在本技术的一个实施例中，所述数字模拟模块包括模拟数字转换器及数字模拟转换器。在本技术的一个实施例中，所述传感器模块包括一个或多个传感器。在本技术的一个实施例中，所述传感器模块包括导航传感器、前方传感器、侧面传感器、速度传感器和站点传感器，导航传感器判断自动导引车辆是否在中线运行，并调整小车在适当的运行位置；站点传感器会对地面上的站点条码进行读取，并自动累加，当达到最大站点时会自动清零并重新计数。在本技术的一个实施例中，所述在线输出模块用于提示自动导引车辆的工作状态；电流模块用于调整电池的供电功率达到自动导引车辆需要的范围。在本技术的一个实施例中，所述速度模块与编码器模块通讯连接，当编码器模块检测自动导引车辆实际转速过快或过慢，速度模块根据编码器模块检测的结果来调节小车实际转速；位移模块检测自动导引车辆是否到站，是否到达既定位移，如果过慢，发出加速指令至电机控制器；如果离既定位移过近，需要减速，则发出减速指令至电机控制器。本技术所述的自动装卸自动导引车辆控制系统，在小车等待区域，充分考虑了电池能量的问题，如果电池电压低时，会自动充电，有效地增加了小车的能源，有利于小车工作距离的提高。在运动过程中，充分考虑了电池在这个系统中的作用，基于DSP+FPGA控制器时刻都在对小车的运行状态进行监测和运算，避免了大电流的产生，所以从根本上解决了大电流对电池的冲击。由FPGA处理直线导航电机和自动装载电机的全数字伺服控制，大大提高了运算速度，解决了单DSP软件运行较慢的瓶颈，缩短了开发周期短，并且程序可移植能力强。再者，本技术完全实现了单板控制，不仅节省了控制板占用空间，而且还实现了多路控制信号的同步控制，有利于提高AGV小车的稳定性和动态性能。由于本控制器采用FPGA处理大量的数据与算法，并充分考虑了周围的干扰源，并把DSP从繁重的工作量中解脱出来，有效地防止了程序的“跑飞”，抗干扰能力大大增强。由于加入了自动装载电机，完全实现了自动化，排除了人工干扰等因素对AGV小车运行的影响。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1为现有技术的AGV控制系统的方框图。图2为本技术较佳实施例的AGV控制系统的方框图。图3为本技术较佳实施例的的控制模块的方框图。图4为本技术较佳实施例的AGV控制系统应用示意图。具体实施方式随着微电子技术和计算机集成芯片制造技术的不断发展和成熟，数DSP由于其快速的计算能力，不仅广泛应用于通信与视频信号处理，也逐渐应用在各种高级的控制系统中。AD公司的ADSP-21XX系列提供了低成本、低功耗、高性能的处理能力和解决方案。其中的ADSP-2188指令执行速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动装卸自动导引车辆控制系统，其包括电池、控制模块、电机控制器、第一电机、第二电机、信号处理器及机械装置，其特征在于：该系统进一步包括第三电机，控制模块发出控制信号至电机控制器，电机控制器分别控制第一电机、第二电机和第三电机的工作，第一电机和第二电机驱动机械装置运动；第三电机为自动装载电机；第一电机、第二电机和第三电机的驱动信号经过信号处理器合成之后，控制机械装置的运动；在等待时间，电池连接至一自动充电装置自动充电；其中，控制模块为一双核控制器，其包括设于ADSP电路及FPGA电路的上位机系统和运动控制系统，其中，上位机系统包括人机界面、路径规划模块及在线输出模块；运动控制系统包括编码器模块、输入输出控制模块、数据存储模块及伺服控制模块，其中，ADSP电路实现人机界面、路径规划模块、数据存储模块、输入输出控制模块、在线输出模块，FPGA电路实现伺服控制模块。

【技术特征摘要】
1.种自动装卸自动导引车辆控制系统，其包括电池、控制模块、电机控制器、第一电机、第二电机、信号处理器及机械装置，其特征在于:该系统进一步包括第三电机，控制模块发出控制信号至电机控制器，电机控制器分别控制第一电机、第二电机和第三电机的工作，第一电机和第二电机驱动机械装置运动；第三电机为自动装载电机；第一电机、第二电机和第三电机的驱动信号经过信号处理器合成之后，控制机械装置的运动；在等待时间，电池连接至一自动充电装置自动充电； 其中，控制模块为一双核控制器，其包括设于ADSP电路及FPGA电路的上位机系统和运动控制系统，其中，上位机系统包括人机界面、路径规划I旲块及在线输出I旲块；运动控制系统包括编码器模块、输入输出控制模块、数据存储模块及伺服控制模块，其中，ADSP电路实现人机界面、路径规划模块、数据存储模块、输入输出控制模块、在线输出模块，FPGA电路实现伺服控制模块。2.据权利要求1所述的自动装卸自动导引车辆控制系统，其特征在于，所述电池进一步与第一电机、第二电机和第三电机的输出端连接，且控制模块进一步分别连接至第一电机输出端和电池之间的连接点，第二电机输出端和电池之间的连接点，及第三电机输出端和电池之间的连接点。3.据权利要求1所述的自动装卸自动导引车辆控制系统，其特征在于，所述人机界面包括开始/重启按键及功能选择键。4.据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张好明，王应海，李红益，袁丽娟，
申请(专利权)人：苏州工业园区职业技术学院，
类型：实用新型
国别省市：