AGV社区应用系统分析与功能设计*
徐 宇1，任 翔2，李超超1
【摘 要】摘 要:提出将AGV功能社区化、人性化的设计方案，并在系统功能、机械结构、控制组件、控制程序等方面进行了设计.同时，对系统模型进行仿真，取得了预期的控制效果，证明了设计方案的可行性和有效性. 【期刊名称】内蒙古科技大学学报 【年(卷),期】2015(034)004 【总页数】3
【关键词】关键词:AGV;社区应用;目标管理;任务调度
AGV是Automated Guided Vehicle的英文缩写，是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，AGV属于轮式移动机器人的范畴［1］.目前，AGV的应用已经深入到微电子制造、家电生产、机械加工、轻工、物流等多个行业，而应用在社区使其服务于寻常百姓的日常出行、载人载物却鲜有尝试.从专业技术的角度而言，随机运载、自适应规划行车路线等功能是可以实现的;从科技服务民生的角度来看AGV一定会走进社区.
1 人性化功能设计
假设小区的楼房按2×3矩阵式均匀排列，每栋楼有3个单元，如图1所示. 考虑到社区与工厂在环境、动作任务等方面存在差异，确定AGV功能如下: （1）送人:利用车载键盘进行目的地（楼号﹢单元号）选择，遵循由近到远完成任务的原则;
（2）接人:利用与每个单元对应的定点操控键进行呼叫操作，遵循由先到后、
由远到近完成任务的原则;
（3）蔽障功能:当遇到障碍物时，发出警示信号，AGV根据实际情况自行确定后续动作方式［2］;
（4）通讯功能:AGV与上位机之间实时进行无线通讯，根据它们与目的地之间的相对位置情况，自动确定由哪台 AGV 去执行操作［3，4］; （5）路径优化:执行操作的AGV自动优化并确定最终行车路线;
（6）自动充电:AGV由蓄电池和太阳能极板供电，当电压过低时自动到充电区充电.
2 总体方案
2.1 AGV 本体结构
AGV本体主要由轮系机构、机械传动机构、检测传感单元、微处理器MCU、驱动单元、电机、电源模块等部分组成.其中，轮系机构的差异直接决定着控制方案的选择与实施［5］.由于小车需要正反向行驶，所以本系统采用六轮结构的底盘.中间两轮既是定向轮又是驱动轮，前后四轮为万向轮即从动轮.转向控制是通过定向轮的差速来实现的，驱动电机的功率则由机械传动效率、载重、车体自重、路面摩擦系数、最大行驶速度等参数共同确定.如图2示. 2.2 自动引导方式
小区环境复杂，采用激光引导和视觉引导的方式实现难度较大，所以设计时采用了电磁感应式的引导方式.该方式需要在行驶路线上预埋电缆线，当高频电流流经导线时其周围会产生电磁场，AGV的两个车载传感器就会产生电磁感应信号.两个传感器与引导线相对位置不同则产生的感应信号也不同，MCU通过采集该偏差信号并通过闭环控制来保证AGV对行驶路线的稳定跟踪［6］.该方式
可靠性高，一次性投资相对较少，但灵活性差、不易更改行驶路线.同时，交叉路口的识别、楼单元号的判断也是系统准确运行的重要保证，系统中采用了永磁铁与霍尔元件作为位置传感器. 2.3 上位机的任务管理与调度
上位机是系统的中枢神经，负责信息交换、任务分配、车辆调度等工作.当需要执行的请求太多，但没有空闲的AGV执行时，上位机会将这些命令暂存起来，并按照优先级的高低排列起来，待有空闲AGV 时顺序执行［7］.
同时，上位机还要根据任务信息以及每台AGV的位置信息进行实时的“任务优化”.当选择了某台AGV后，任务并没有真正意义的分配给它，在它行驶期间可能选择更优化的AGV来完成该项任务，只有当AGV行驶到目标的前一点时，才算真正得到此项任务［8］. 2.4 通讯功能
AGV与上位机之间采用无线通讯的联络方式，实时的位置信息尤其重要.当有呼叫请求时，上位机会自动选择有执行能力且距离目标最近的一台去执行本次任务.
2.5 电源模块
AGV采用蓄电池供电，白天正常工作时由车顶部的太阳能发电装置进行充电;当电池电压低于设定值时，向上位机发出充电请求指令，在系统允许后自动到充电站“排队”充电.
总之，系统的是由上位机及其管理下多台AGV组成，它们在上位机控制下协调工作.每台AGV的结构、工作原理、控制方式等都基本相同［9］.系统组成框图如图3所示.
AGV社区应用系统分析与功能设计
