[发明专利]基于信息物理融合系统的AGV车辆系统及交通控制方法

说明书

本发明提出一种基于信息物理融合系统的AGV车辆系统及交通控制方法，AGV车辆系统包括AGV车辆、路口控制器、总控制器和车间定位系统；相应交通控制方法采用了基于安全距离的跟车方法，紧急任务的超车方法和碰撞预测和处理方法。本发明将处理器加入车辆的设计，提高了车辆的计算能力，车辆能够根据感知的信息自主决策运行状态，并通过通讯器模块实现车辆实时信息共享，提高了信息收集和利用效率。并且通过交通控制方法可以提高车辆的运输效率，缩短运输时间；车辆之间通过预先调整速度来避免碰撞，不用停车，调高安全性同时节省时间和能量。

技术领域

本发明公开了一种基于信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)的AGV车辆设计及交通控制方法，属于物流技术领域。

背景技术

自动导向车(AGV)的大量使用是实现自动化制造和智能化物流的重要基础，AGV在制造系统和大型物流仓储系统，集装箱码头和外部(地下)运输系统的自动化中起着重要作用。例如，使用大量AGV来提高亚马逊和阿里巴巴仓库和物流业务的效率。赋予AGV自我决策能力和交互能力是实现智能化物流的第一步。提高AGV在运输过程中的效率和安全性具有重要意义。

近年来，在AGV避撞方法的研究和设计主要有：

Ventura和Lee提出了一种用于AGV系统的多车配置的串联回路的研究，同一时间只允许一辆车通过控制区。因此，最多一辆车辆占据一个区域，而其他愿意进入该区域的车辆则被停止。如果先前的车辆离开，一个或多个车辆可以在缓冲区域的区域外等待进入该区域。允许车辆从一个区域行进到另一个区域。Amalia F.Foka和Panos E.Trahanias提出了一种通过控制机器人速度来避免障碍的方法。他们提出了一种预测障碍物运动的方法，以及如何在将机器人轨迹计划到目标位置时利用这一预测。该算法通过调整机器人的移动速度来避免动态障碍，使机器人在一定程度上适应动态环境。中国专利《一种的自主式交通管制方法、装置及AGV》(201610055696.7)公开了一种AGV的自主式交通管制方法,所述方法通过AGV获取的路口标示判断是否处于交通管制区域，并通过通讯模块与其他AGV交互判断是否出现路线交叉，并通过对后进入交叉点的AGV进行停车避免碰撞。

上述研究和发明都对车间AGV的安全运输起到了巨大的推动作用，但在现有的设计中，AGV缺少足够的数据处理能力和通讯能力，其在运输过程中主要存在以下问题：(1)有限的车间空间限制了AGV的使用数量，如果两辆车之间的距离变短，则可以在同一空间使用更多车辆，道路空间的利用率有待提高；(2)车辆行驶灵活性低，不能超车，无法通过超车处理紧急任务；(3)在路口避撞的设计上，车辆只能通过其前方的传感器探测障碍物，由于工厂环境复杂以及现有自动化程度普遍偏低，传感器有效探测距离有限，有时当车辆之间相互发现时，其距离已经很短，导致现有车辆避撞方法采用“一停一走”的策略，即AGV之一必须停止，直到来自不同方向的另一个AGV通过路口。在停机和起动发动机时会浪费大量的时间和能量，造成车辆运输效率低下。因此迫切需要一种智能的AGV和新的有效的避撞方法。

随着信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)的发展，AGV能够在CPS的基础上具有感知、计算和与信息交互的能力。车间AGV之间实现信息共享，每个AGV都可以感测到其他AGV的实时状态并实现交互。CPS有为实现车间空间利用率和材料处理效率的提高提供了基础。

针对以上问题，本发明设计了这一种基于CPS的智能AGV，并且采用了(1)是基于安全距离的跟车方法。(2)紧急任务的超车方法。(3)碰撞预测和处理方法。能够提高道路空间的利用效率，处理紧急任务且提高车辆运输效率减少运输时间和能量消耗，具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)的AGV车辆设计及交通控制方法，可以提高AGV的运行效率和灵活性。

本发明的技术方案为：