AGV移动机器人无人叉车控制器设计

news2025/1/9 15:25:29

AGV控制器是为移动机器人（AMR、智能叉车等）设计的通用控制器，为移动机器人提供地图构建、定位导航、模型编辑等核心功能。本方案将移动机器人的核心组件集成于一体，配合功能强大的客户端软件，可帮助用户快速实现机器人搭建。除此以外，它逐渐演化成智能工厂基础设施的控制器，可以控制自动充电桩，自动门，电梯，交通灯等。在一个统一的调度接口框架下，推动完成整个工厂的智能化改造与自动化扩展。

AGV 系统主要的控制方式有集中式控制、分散式控制和分布式控制。

根据集中式控制原则，将 AGV 系统设计为三层体系结构，分别为：管理控制层、传输层和执行层。系统各层既相互独立又相互联系，每一层在完成特定的任务的同时，又服务于其他层，系统组织结构如图 2.1 所示。

管理控制层主要指地面控制系统，由系统监控管理软件、上位 PC 机等组成，是整个 AGV 系统的大脑；传输层一般是指地面控制系统与车载控制器之间的通信，但有时根据不同的系统需求，也会扩展通信对象，并设计专用的通讯系统，是系统间任务信息传输的坚固桥梁；执行层是系统主要硬件组成部分，主要包括车辆主体、导引系统、车载控制系统、电源系统、驱动转向系统等。

2 AGV 车载系统总体设计

AGV 系统的车载控制器是一个典型的以中央控制单元（ Electronic Control Unit ，简称 ECU ）为核心的微机控制系统，车载控制系统结构如图 2.2 所示。车载控制系统作为 AGV 控制系统的执行层，通过响应管理控制层下达的指令来控制车辆动作，其主要功能包括系统运行与运动控制、车辆状态信息采集、无线通信、数据交互等。

AGV车载控制系统主要包括车载主控器模块、激光雷达导航模块、直流电机驱动模块、电源模块、通信模块、安全避障模块、信号采集电路模块、声光报警模块等。其中，车载主控器模块是 AGV 控制系统的核心，负责控制协调 AGV 车体其它单元按指令工作，主要工作是完成信号的输入，处理和输出、实时控制、故障诊断和故障处理等，以满足 AGV 控制系统实时调度的要求。车载控制系统各硬件模块之间通过总线方式进行连接，常用连接方式有 CAN 、 SPI 、 IIC 等 [31] 。一般的 AGV 由 MCU （微处理器）作为控制芯片，考虑到工业现场环境复杂，对控制芯片以及系统干扰很大，本次课题研究将 STM32F103VET6 作为 AGV 的控制核心，具有稳定性高、抗干扰性强等特点。