[實(shí)用新型]一種基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220323647.4
• 申請(qǐng)日: 2012-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN202677197U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫普智聯(lián)科高新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

AGV是一種以電池為動(dòng)力、裝有非接觸導(dǎo)向裝置和獨(dú)立尋址系統(tǒng)的無(wú)人駕駛自動(dòng)化搬運(yùn)車輛，其在計(jì)算機(jī)的監(jiān)控下，按指令自主駕駛，自動(dòng)沿著規(guī)定的導(dǎo)引路徑行使，到達(dá)指定地點(diǎn)，完成一系列作業(yè)任務(wù)。

AGV本體控制系統(tǒng)的組成可以有兩種組合方式，一種是比較簡(jiǎn)單的方式，如微處理器+外設(shè)，由它們的控制單元、運(yùn)算單元、存儲(chǔ)單元和時(shí)鐘等直接控制外設(shè)，這里以ARM+外設(shè)、DSP+外設(shè)為例，雖然它們?cè)诶碚撋鲜强尚械模窃诟邔?shí)時(shí)性，短控制周期、穩(wěn)定性、可靠性、快速高效、低功耗、靈活擴(kuò)展、外形緊湊、最小占用空間上都存在很多問題：第一個(gè)問題是難于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、正確地接受和發(fā)送用于控制的位置數(shù)據(jù)，速度數(shù)據(jù)，輸進(jìn)輸出狀態(tài)等信息，從而完成AGV的非常靈活和高精度的運(yùn)動(dòng)控制；第二個(gè)問題是難于實(shí)現(xiàn)掛接AGV所需要的各種高精度外設(shè)，如伺服電機(jī)；第三個(gè)問題是難于實(shí)現(xiàn)軟、硬件在一定程度上可修改，按照用戶需求定制AGV產(chǎn)品；第四個(gè)問題是難于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)很小的功耗、極高的可靠性、模塊的可自由擴(kuò)展性。

第二種方式是AGV本體控制系統(tǒng)的三層架構(gòu)的方式：高性能微處理器+高性能接口板+外設(shè)。鑒于目前國(guó)內(nèi)AGV開發(fā)尚處于初級(jí)階段，相關(guān)廠家在以上第二種方式的開發(fā)應(yīng)用上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求，本實(shí)用新型正是基于填補(bǔ)國(guó)內(nèi)這一空白的技術(shù)背景下而研發(fā)的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)時(shí)性高、穩(wěn)定性強(qiáng)的一種基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)控制單元、AGV接口板、伺服電機(jī)和絕對(duì)值編碼器，AGV接口板通過(guò)MECHATROLINK2總線與驅(qū)動(dòng)AGV車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的一組伺服電機(jī)相連接，AGV接口板與陀螺儀、加速度計(jì)相連接，AGV接口板與安裝在車軸上的一組絕對(duì)值編碼器相連接，AGV接口板還與上位機(jī)控制單元相連接進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)對(duì)AGV的控制功能。

而且，所述的AGV接口板包括FPGA控制模塊、陀螺儀、加速度計(jì)和MECHATROLINK2總線控制模塊，F(xiàn)PGA控制模塊與陀螺儀、加速度計(jì)相連接，與一組絕對(duì)值編碼器相連接，F(xiàn)PGA控制模塊與MECHATROLINK2總線控制模塊相連接，該總線控制模塊通過(guò)MECHATROLINK2總線與驅(qū)動(dòng)AGV運(yùn)動(dòng)的一組伺服電機(jī)相連接，F(xiàn)PGA控制模塊與上位機(jī)控制單元相連接。

而且，所述的FPGA控制模塊包括MicroBlaze?CPU、SPI單元、SSI單元、ISA單元、EPC單元、GPIO單元，MicroBlaze?CPU與SPI單元、SSI單元、ISA單元、EPC單元及GPIO單元通過(guò)PLB總線相連接，SPI單元與陀螺儀、加速度計(jì)相連接，SSI單元與絕對(duì)值編碼器相連接，EPC總線擴(kuò)展器單元及GPIO總線擴(kuò)展器單元與MECHATROLINK2總線控制模塊相連接，所述的ISA單元與上位機(jī)控制單元相連接。

而且，所述的上位機(jī)控制單元采用的是PC104主板。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本實(shí)用新型采用上位機(jī)控制單元+接口板+伺服電機(jī)的三層AGV本體控制體系，每一層都體現(xiàn)了配置上的優(yōu)化：

1、上位機(jī)控制單元采用PC104主板：具有小尺寸、高可靠性、模塊可自由擴(kuò)展、低功耗、堆棧式連接（PC104系統(tǒng)在形式上采用了多個(gè)功能模塊板進(jìn)行互相堆棧的形式，并且占用空間非常小，功耗也比傳統(tǒng)PC低得多。堆棧的形式帶來(lái)了系統(tǒng)升級(jí)的便利性和系統(tǒng)高度的可靠性。）、開發(fā)周期短等特點(diǎn)。

2、AGV接口板：A、數(shù)據(jù)傳輸速率高。CAN總線傳輸速率最高位1Mbps,而MECHATROLINK2總線傳輸速率為10Mbps。B、MECHATROLINK2總線實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、正確地接受和發(fā)送用于控制的位置數(shù)據(jù)，速度數(shù)據(jù)，輸進(jìn)輸出狀態(tài)等信息，完成靈活的，高精度的運(yùn)動(dòng)控制，特別適用于需要各軸間的協(xié)調(diào)同步和插補(bǔ)控制的應(yīng)用；C、MECHATROLINK2總線還可連接豐富的組件，其中包括伺服電機(jī)。伺服電機(jī)是AGV的首選：可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性；D、FPGA可編程，軟、硬件在一定程度上可修改（通過(guò)硬件描述語(yǔ)言）。具有Soc片上系統(tǒng)的特點(diǎn)：可以按照用戶需求進(jìn)行定制產(chǎn)品；FPGA還具有IO管腳多的特點(diǎn),可以很容易掛接不同IO外設(shè)。