[發明專利]自動引導車分布式自主協同控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201110178601.8
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102231233A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 樓佩煌;錢曉明;王輝;武星;劉冉;隋大鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G08G1/00
• 分類號: G08G1/00;H04L29/08;H04W84/18;G08C17/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種自動引導車分布式自主協同控制系統及控制方法，屬于自動化輸送中的無線通信和分布式控制領域。

?背景技術

自動導向車系統(AGVS)是由多臺自主車輛組成,集機電控制、計算機網絡及無線通訊等技術于一體的集成化智能運輸系統。目前，自動導向車系統在國內外的車站、碼頭等大型場所，相當一部分物流輸送相關企業中已得到廣泛應用。

傳統對于多輛自動導引車的協同控制方面，主要是以工業計算機為集中控制平臺，車輛的作業調度、路徑規劃以及全系統的監控都由該控制中心完成，所有車輛除從自身傳感器感知環境之外只與控制中心進行交互。基于這種主從通信的集中式控制方式雖然成本較低、易于實現，但它僅適用于具有少量車輛、簡單調度策略的應用系統。隨著系統內車輛數的增加，全局性路徑規劃和調度算法對計算機的性能提出了苛刻要求，巨大的通信吞吐量不能保證系統的實時和穩定，同時如果還需要中央控制器執行監控和任務分派，這種集中式的控制方式已經不能達到預期的性能效果。

分布式控制模型對于解決系統性能瓶頸具有獨特的優勢，在分布式控制架構下對于多個機器人的協調與合作的研究已逐漸成為多機器人系統研究的主要內容。在移動機器人分布式控制和協作方面，已申請的專利主要有[CN201010599726.3]、[CN200810115616.8]，自動導引車作為移動機器人的一種，與以上兩個專利所描述對象的結構特征、運行環境以及應用領域都有明顯不同。

?發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種自動引導車分布式自主協同控制系統及控制方法，利用多智能體協作的相關理論，結合傳感器技術、無線通訊技術、多線程技術以及智能交通技術，在每一臺自動導引車輛的控制系統之上，構建對周圍環境包括交通信息、路徑規劃、防碰撞等獨立的感知、決策、執行系統，使每一臺AGV都具有較高自治水平，在任務已知的情況下，通過分布式的路徑規劃和自主的合理蔽障來完成作業任務。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種自動引導車分布式自主協同控制系統，包括應用層、協作層和感知層，所述的應用層，包括與人機接口相連的車輛控制模塊、環境建模模塊、任務管理模塊、全局監控模塊；所述的協作層，包括全系統信息交互和采集的對等通信網絡、無線對等通信網絡控制單元、分布式路徑規劃單元和無線收發模塊；所述的感知層，包括射頻讀卡器、編碼器、測距傳感器，應用層通過以太網連接協作層中的無線對等網絡控制單元，感知層通過CAN總線接入協作層中的分布式路徑規劃單元。

自動引導車分布式協同控制系統，所述的協作層中的無線對等通信網絡控制單元包括ARM主控芯片、擴展SDRAM存儲器、串口電平轉化芯片1和串口電平轉化芯片2、網絡芯片、RJ-45接口、電源芯片、復位芯片、時鐘芯片、按鍵與指示燈、擴展GPIO槽、調試接口、串口終端、Zigbee無線收發模塊，其中，擴展SDRAM存儲器和網絡芯片分別通過16位數據地址Bus與ARM主控芯片連接；RJ-45接口連接網絡芯片；串口電平轉化芯片1通過UART接口與ARM主控芯片連接，同時通過RS-232接口與Zigbee無線收發模塊連接；串口電平轉化芯片2通過UART接口與ARM主控芯片連接，同時通過RS-232接口與串口終端連接；時鐘芯片通過I/O方式與ARM主控芯片連接；按鍵與指示燈、擴展GPIO槽與ARM主控芯片連接；復位芯片連接ARM主控芯片復位引腳；電源芯片與ARM主控芯片電源引腳連接；調試接口與ARM主控芯片通過JTAG協議線連接。

自動引導車分布式協同控制系統，所述的協作層中的分布式路徑規劃單元包括ARM主控芯片、擴展SDRAM存儲器、擴展FLASH、串口電平轉化芯片、?CAN總線接口芯片、電源芯片、復位芯片、時鐘芯片、按鍵與指示燈、擴展GPIO槽、調試接口、Zigbee無線收發模塊、自動導引車控制器，其中，擴展SDRAM存儲器和擴展FLASH分別通過16位數據地址Bus與ARM主控芯片連接；串口電平轉化芯片通過UART接口與ARM主控芯片連接，同時通過RS-232接口與Zigbee無線收發模塊連接；CAN總線接口芯片通過TD/RD接口連接ARM主控芯片，同時通過CAN總線連接自動導引車控制器；時鐘芯片通過I/O方式與ARM主控芯片連接；按鍵與指示燈、擴展GPIO槽通過I/O方式與ARM主控芯片連接；復位芯片連接ARM主控芯片復位引腳；電源芯片與ARM主控芯片電源引腳連接；調試接口通過JTAG協議線與ARM主控芯片連接。