AGV系统概述

AGV原理

AGV行走控制系统由控制面板、导向传感器、方向电位器、状态指示灯、避障传感器、光电控制信号传感器、驱动单元、导引磁条、电源组成。

AGV的导引（Guidance）是指根据AGV导向传感器（Navigation）所得到的位置信息，按AGV的路径所提供的目标值计算出AGV的实际控制命令值，即给出AGV的设定速度和转向角，这是AGV 控制技术的关键。简而言之，AGV的导引控制就是AGV轨迹跟踪。

AGV导引有多种方法，比如说利用导向传感器的中心点作为参考点，追踪引导磁条上的虚拟点就是其中的一种。AGV的控制目标就是通过检测参考点与虚拟点的相对位置，修正驱动轮的转速以改变AGV的行进方向，尽力让参考点位于虚拟点的上方。这样AGV就能始终跟踪引导线运行。

AGV大体上用于以下三个方面：
　　1.物料搬运
　　在工业现场AGV常用于工位间或自动仓库与工位间的物料搬运作业。例如在组装线上，AGV从自动仓库取出机器零件并送到相应的组装工位。又如在柔性加工系统中，AGV依照加工工序顺次将被加工工件送到相应自动机床进行加工，加工好的零件由AGV送到质检站测，最后合格品送到半成品库。
　　2.移动工作台
　　在组装或柔性加工系统中AGV常作为移动工作台使用。以欧美一些汽车厂为例，在轿车组装过程中从汽车底盘焊装组立、安装悬挂系统、车轮和制动系统、安装发动机、变速箱、离合器、安装转向系统、安装汽车外壳、安装风档玻璃和座椅到整车配电等一系列组装过程都是在一台AGV上进行的。又如在欧美一些柴油机厂中，柴油机一系列的组装过程也都是在一台AGV上完成的。
　　3.与机器人或机器手配合在特殊工作环境下代替人工作业
　　在AGV上可以安装机器人或机器手，在特殊工作环境下代替人工作业。例如在核电站中代替人在具有放射线的工作环境下进行遥控作业。

AGV系统架构

 

AGV本体控制

采用STM32F103作为主控组合，两组闭环电机控制，12组光电循迹导航、RFID定位，通过IO模块作为机器人控制部分，通过闭环马达控制其背负传输带，采用无线射频通讯。

AGV网关控制

采用STM32作为主控，内置无线射频模块，通过RS232连接AGV上位机，内置通讯协议冗余算法，保证AGV控制通讯实时性以及稳定性；

AGV上位机部分

以C++代码编写，通过RS232与AGV网关通讯，内置AGV调度控制逻辑以及算法，通过以太网连接至MES系统，达到对AGV定点控制，路径规划监控。

 AGV通信协议和控制方法

 通讯机制

协议	AGV接收协议	AGV应答协议
格式
举例	FF AA [01]1 [01]2 [01]3 [00]4 [03]5 FF 55 说明 [01]1     发送给ID为01的AGV [01]2     命令码为01（说明该条命令为：获取基本信息） [01]3     数据内容长度为01 [00]4     数据内容为00 [03]5     01 + 01 + 01 + 00 = 03	FF AA [03]1 [82]2 [01]3[01]4 [87]5 FF 55 说明 [03]1     ID为03的AGV发出的 [82]2     命令码为82（说明该应答命令为：设置RFID动作，最高位置位说明该条命令由AGV应答产生） [01]3     数据内容长度为01 [01]4     数据内容为01 [87]5     82 + 03 + 01 + 01 = 87

AGV所包含的状态信息

1. 将AGV的基本信息作为一个包，成为基本信息包，这个包在多条通信协议中都涉及。以下是基本信息包的内容（20bytes）

AGV通讯协议内容

 

1. 获取AGV状态信息

询问：

FF AA [01]1 [01]2 [01]3[00]4 [03]5 FF 55

应答：

FF AA [01]1 [81]2[14]3 [… 基本信息包 …]4 [XX]5 FF 55

1. 设置AGV路径RFID

询问：

     内容：更改动作时使用虚拟索引号0

索引（1字节）	卡所对应的索引号，从1开始（1-100）
卡号（4字节）	卡号
卡动作（1字节）	0：停靠 1：直行 2：左转 3：右转 4：掉头

例1：将卡号为“F6 1F 62 71”的卡，对应动作设置为停靠，并设置索引为3

FF AA [01]1 [02]2 [06]3 [ 03   F6 1F 62 71  00 ]4 [XX]5 FF 55

应答：

内容

应答标志位（1字节，int8_t）	0：设置成功 1：设置成功，并覆盖掉了之前的动作 2：设置成功，动作未发生变化 -1：设置未成功，发送的卡号不符合要求 -2：设置未成功，发送的动作不符合要求 -3：设置未成功，卡信息存储空间已满
基本信息包	当基本信息包使能时，含有基本信息包，否则没有此内容

例1：设置成功

FF AA [01]1 [82]2 [15]3 [00 … 基本信息包 …]4 [XX]5 FF 55

例2：设置成功，动作未发生变化

FF AA [01]1 [82]2 [01]3[02]4 [86]5 FF 55

1. AGV自动巡航

询问包 内容：

功能标志 （uint8_t）

0：停止自动导航 1：开始自动导航 2：以左转为起始动作开始自动导航 3：以右转为起始动作开始自动导航 4：以掉头为起始动作开始自动导航

例1：开始自动导航

FF AA [01]1 [03]2 [01]3 [01]4[06]5 FF 55

应答包：   内容

应答标志位（1字节，int8_t）	0：开始/停止成功 -1：开始/停止失败，命令不合法 -2：停止失败，当前模式并不处于自动模式 -3：开始失败，设备并非空闲: -4：开始失败，脱离轨道 -5：开始失败，急停开关按下 -6：开始失败，远程急停 -7：硬件故障，具体故障信息，查看基本信息中的状态标志
基本信息包	当基本信息包使能时，含有基本信息包，否则没有此内容

例1：开始/停止成功

FF AA [01]1 [83]2 [14]3 [00 … 基本信息包 …]4 [XX]5 FF 55

例2：停止失败，当前模式并不处于自动模式

FF AA [01]1 [83]2 [01]3 [FE]4 [XX]5 FF 55

1. AGV手动控制

询问包

     内容：

轮速（2字节，int8_t）	左轮速度：-100~-1,1~100（cm/s） 右轮速度：-100~-1,1~100（cm/s） 当两轮速度都为0时，表示停止手动控制
行驶距离（2字节，uint16_t）	设备中心点移动轨迹长，单位cm，范围1~1000。 当该值为0时，表示无限远。

例1：

FF AA [01]1 [04]2 [04]3 [30 50 C8 00 ]4 [XX]5 FF 55

应答包：

     内容

应答标志位（1字节，int8_t）	0：开始/停止成功 -1：开始/停止失败，命令不合法 -2：停止失败，当前模式并不处于手动模式 -3：开始失败，设备并非空闲或手动 -4：开始失败，急停开关按下 -5：开始失败，远程急停 -6：硬件故障，具体故障信息，查看基本信息中的状态标志
基本信息包	当基本信息包使能时，含有基本信息包，否则没有此内容

例1：开始/停止成功

FF AA [01]1 [84]2 [15]3 [00 … 基本信息包 …]4 [XX]5 FF 55

例2：停止失败，当前模式并不处于手动模式

FF AA [01]1 [84]2 [01]3 [FE]4 [XX]5 FF 55

1. 开始巡航AGV

询问包

     内容：

功能标志（uint8_t）

设备沿轨道行驶，遇到RFID标签时停止，当设备收到巡航指令时，根据功能标志，先执行左转，右转，掉头或直接前进，再通过判断是否读取到RFID标签，执行停靠。 0：停止 1：直行 2：左转 3：右转 4：掉头

例1：遇到RFID左转

FF AA [01]1 [05]2 [01]3 [02]4 [09]5 FF 55

应答包：

     内容

应答标志位（1字节，int8_t）	0：开始/停止成功 -1：开始/停止失败，命令不合法 -2：停止失败，当前模式并不处于巡航模式 -3：开始失败，设备并非空闲: -4：开始失败，脱离轨道 -5：开始失败，急停开关按下 -6：开始失败，远程急停 -7：硬件故障，具体故障信息，查看基本信息中的状态标志
基本信息包	当基本信息包使能时，含有基本信息包，否则没有此内容

例1：开始/停止成功

FF AA [01]1 [85]2 [15]3 [00 … 基本信息包 …]4 [XX]5 FF 55

例2：停止失败，当前模式并不处于自动模式

FF AA [01]1 [85]2 [01]3 [FE]4 [XX]5 FF 55

1. 远程急停AGV

询问包

     内容：

功能标志 （uint8_t）

1：设置成急停状态    0：解除急停状态

例1：设置成急停状态  

FF AA [01]1 [06]2 [01]3 [01]4 [09]5 FF 55

应答包

     内容

应答标志位（1字节，int8_t）	0：设置/解除成功 -1：不合法 -2：远程急停已设置 -3：远程急停已解除
基本信息包	当基本信息包使能时，含有基本信息包，否则没有此内容

例1：设置/解除成功

FF AA [01]1 [86]2 [15]3 [00 … 基本信息包 …]4 [XX]5 FF 55

例2：远程急停已设置

FF AA [01]1 [86]2 [01]3 [FE]4 [XX]5 FF 55

1. 读取参数

询问包

     内容：

参数号 （uint8_t）

需要读取的参数号

例1：读取网络ID

FF AA [01]1 [07]2 [01]3 [01]4 [0A]5 FF 55

     应答包：

     内容

状态标志（1字节，int8_t）	0：成功 -1：不存在的参数号
参数号（uint8_t）	读取的参数号
参数内容	参数的具体内容

例1：读取网络ID成功，并且为01

FF AA [01]1 [87]2 [03]3 [00 01 01]4 [8E]5 FF 55

1. 设置参数

询问包

     内容：

参数号（uint8_t）	需要设置的参数号
参数内容	设置的参数内容

例1： 设置设备ID为01

FF AA [01]1 [08]2 [02]3[01 01]4 [0D]5 FF 55

     应答包：

     内容

状态标志（1字节，int8_t）	0：成功 -1：不存在的参数号 -2：设置的内容不合法
参数号（uint8_t）	设置的参数号

例1：设备ID设置成功

FF AA [01]1 [88]2 [02]3 [00 01]4 [8B]5 FF 55

5.2.4 网关配置

说明：配置网关时，网关设备ID为0x00

1. 网关支持的AGV数量及ID号 配置

命令码：0x02

参数内容	AGV数量（1 byte）+ AGV设备ID号（n bytes）  支持1-9

例：配置网关支持3台AGV，并且ID号依次为01 、02 、03

      FF AA [00]1 [02]2 [04]3 [03 01 02 03]4 [XX]5 FF 55

网关应答：

 内容 

状态标志（1字节，int8_t）	0：成功 -1：配置失败
设备ID（1字节）uint8_t	上位机通信的目标设备
指令类型（1字节）uint8_t	上位机操控的目标指令

例： 配置成功

FF AA [00]1 [82]2 [03]3 [00 00 00 ]4 [XX] FF 55

1. 网关网络ID配置 

命令码：0x01

参数内容	网络ID（1 bytes）支持0-99

例：配置网关网络ID为0x01

FF AA [00]1 [01]2 [01]3 [01]4 [03]5 FF 55

网关应答：

 内容 

状态标志（1字节，int8_t）	0：成功 -1：配置失败
设备ID（1字节）uint8_t	上位机通信的目标设备
指令类型（1字节）uint8_t	上位机操控的目标指令

例： 配置失败

FF AA [00]1 [81]2 [01]3 [FF]4 [XX]5 FF 55

备注：异常处理+网关主动回复

1. AGV掉线，网关使用固定命令码0x8F上传信息

  例：3号AGV处于掉线状态

 FF AA [03]1 [8F]2 [01]3 [01]4 [XX]5 FF 55

1. 上位机必须先配置好AGV的网络ID才能去配置网关网络ID
2. AGV传送带完成动作后,网关主动上传一次完成信息

     例:1号AGV传送带动作完成

 FF AA [01]1 [8F]2 [01]3 [02]4 [XX]5 FF 55

传输带控制

命令码：0x09

参数内容	动作类型（1 byte）1.左装货  2.左卸货  3.右装货  4.右卸货

1. 设置1号AGV传送带左装货

FF AA [01]1 [09]2 [01]3 [01]4 [0C]5 FF 55

1. 设置1号AGV传送带左卸货

FF AA [01]1 [09]2 [01]3 [02]4 [0D]5 FF 55

应答包：

     内容

状态标志（1字节，int8_t）

0 ： 成功 -1： 设置的内容不合法 -2： 传送带当前状态非空闲

例1：动作设置成功

FF AA [01]1 [89]2 [01]3 [00]4 [8B]5 FF 55