[發(fā)明專利]一種通用的AGV集群控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110409490.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN113093765B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭鵬;汪世杰;王梓鵬;韓梓漩;周士祺;楊俊城;王云帆;江文謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 無錫風(fēng)創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32461
• 代理人: 單虎

1.一種通用的AGV集群控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，包括：通信框架、任務(wù)規(guī)劃框架、AGV執(zhí)行器框架和場(chǎng)景地圖框架，其特征在于：

所述通信框架：包括通信系統(tǒng)搭建結(jié)構(gòu)、任務(wù)分發(fā)結(jié)構(gòu)、用于在接受上層任務(wù)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)層、AGV執(zhí)行層之間建立任務(wù)分發(fā)體系、在環(huán)境和路況數(shù)據(jù)以及全局整體路徑規(guī)劃方法之間建立交互中樞；

接收數(shù)據(jù)并且分發(fā)任務(wù)指令的是服務(wù)器，執(zhí)行AGV運(yùn)動(dòng)控制和路況信息采集的是客戶端，客戶端與服務(wù)器之間基于WiFi路由器組建的局域網(wǎng)系統(tǒng)交換信息文本；

任務(wù)分發(fā)結(jié)構(gòu)即信息文本的編碼由任務(wù)需求和設(shè)備條件決定，任務(wù)文本的編碼包括任務(wù)信息的存放層級(jí)、各類信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、信息交換的符號(hào)體系；

任務(wù)信息的存放層級(jí)用于分類每一個(gè)執(zhí)行單元的信息結(jié)構(gòu)體，將所有信息按照層次存為基本單元便于執(zhí)行器解析；

信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)由部署框架的設(shè)備決定，根據(jù)實(shí)際條件可以存儲(chǔ)為：結(jié)構(gòu)體、類、數(shù)組、元組、字符串，最終將信息結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為文本格式發(fā)送至客戶端；

信息的符號(hào)體系是信息的存儲(chǔ)介質(zhì)，其功能是讓信息和特定的符號(hào)組織方式對(duì)應(yīng)起來，便于服務(wù)器和客戶端對(duì)文本信息進(jìn)行編碼和解碼，由計(jì)算方式?jīng)Q定，采用字母字符、漢字字符、數(shù)字字符、二進(jìn)制字符、表、詞以及由實(shí)際部署需求設(shè)計(jì)的特定符號(hào)體系；

任務(wù)規(guī)劃框架：用于對(duì)上層任務(wù)需求進(jìn)行編碼和數(shù)值化，生成待優(yōu)化任務(wù)序列；

根據(jù)執(zhí)行任務(wù)目標(biāo)點(diǎn)獲取系列目標(biāo)點(diǎn)的位置，將這些位置按照順序編號(hào)并存放在一個(gè)數(shù)組中，數(shù)組序號(hào)代表坐標(biāo)位置編號(hào)；

對(duì)于AGV規(guī)劃任務(wù)分析其成本函數(shù)，得到對(duì)于單一序列的總成本評(píng)價(jià)模型，成本根據(jù)實(shí)際任務(wù)需求包括：時(shí)間總成本、AGV系統(tǒng)耗電量成本、以及其他基于實(shí)際任務(wù)要求設(shè)計(jì)的成本；

將整體成本最低規(guī)劃問題轉(zhuǎn)換為成本最優(yōu)編碼搜索問題，使用基于啟發(fā)式算法的智能優(yōu)化方法，對(duì)編碼優(yōu)化任務(wù)進(jìn)行求解得到任務(wù)方案規(guī)劃；

AGV執(zhí)行器框架：每一臺(tái)AGV小車包括底盤驅(qū)動(dòng)單元，用于車輛運(yùn)動(dòng)以執(zhí)行任務(wù)；AGV包括導(dǎo)航單元，用于對(duì)運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行約束，對(duì)于運(yùn)動(dòng)方向，包括前向和后向的區(qū)分以及左偏糾正和右偏糾正，對(duì)于軌跡約束，包含前進(jìn)距離記錄和轉(zhuǎn)向控制；AGV包括通信單元，用于和服務(wù)器交換數(shù)據(jù)，客戶端上傳的數(shù)據(jù)包括：AGV規(guī)劃路徑、區(qū)域擁堵程度、貨物識(shí)別情況、AGV電量信息、實(shí)際搬運(yùn)速度信息、以及根據(jù)特定任務(wù)需求采集的其他環(huán)境信息；

服務(wù)器下發(fā)的信息包括：AGV待執(zhí)行任務(wù)目標(biāo)、AGV當(dāng)前區(qū)域擁堵情況、AGV充電指令、貨物基本信息、以及其他根據(jù)任務(wù)需求產(chǎn)生的AGV所需信息；AGV包括障礙躲避單元，用于對(duì)突發(fā)或預(yù)料之外的障礙物進(jìn)行識(shí)別和躲避；AGV包括中控單元，用于對(duì)所有模塊單元進(jìn)行控制和工作協(xié)同，用于部署需要的軟件和系統(tǒng)；

AGV包括控制方法，對(duì)于AGV運(yùn)動(dòng)控制必須要采用PID控制修正軌跡得到有效運(yùn)動(dòng)；

場(chǎng)景地圖框架：整個(gè)AGV協(xié)同系統(tǒng)必須在特定的地圖環(huán)境中運(yùn)行，采用柵格法建立直角坐標(biāo)系地圖，將所有的任務(wù)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)，所有的待執(zhí)行任務(wù)點(diǎn)組成任務(wù)空間；

任務(wù)空間用于為所有的其他模塊提供基本的數(shù)學(xué)模型支撐；

場(chǎng)景地圖框架包含地圖本身和地圖處理方法；

場(chǎng)景地圖包括：用于執(zhí)行特定指令的標(biāo)志點(diǎn)、具有坐標(biāo)含義的單元格、具有路徑含義的軌跡線、具有特定含義的運(yùn)行規(guī)則；

地圖處理方法包括基于人工智能技術(shù)的路況語義識(shí)別方法、基于傳感器采集技術(shù)的路況信息搜集整理方法、基于特定運(yùn)動(dòng)需求的場(chǎng)景地圖布局方法；

采集數(shù)據(jù)方法包括機(jī)器視覺、傳感器檢測(cè)技術(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用的AGV集群控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，其特征在于：

所述框架包括通信框架的功能定位、實(shí)現(xiàn)方法、基本組成；

任何AGV集群控制項(xiàng)目都須包含本模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用的AGV集群控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，其特征在于：

所述框架包含任務(wù)規(guī)劃框架，描述了集群控制的任務(wù)調(diào)度目標(biāo)和基本求解原理；

任何AGV控制項(xiàng)目均可采用此邏輯設(shè)計(jì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用的AGV集群控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，其特征在于：

所述框架包含AGV執(zhí)行框架，描述了實(shí)現(xiàn)基本功能的所有AGV必須模塊以及根據(jù)任務(wù)需求進(jìn)行擴(kuò)展的基本邏輯和在特定環(huán)境中部署的實(shí)現(xiàn)方案。