[发明专利]一种通用的AGV集群控制系统设计框架及方法

说明书

本发明提出了一种通用的AGV集群控制系统设计框架及方法。提供一种采用模拟交通规则优先级并结合栅格化地图的方法解决了多AGV协同工作时存在的交通冲突。面向AGV集群控制系统实现过程中缺少整体框架和技术细节的现况，本发明旨在提供一种兼容性好、通用性强、具备高度可执行性以及技术参考性的设计框架，从而提高项目开发效率且降低建设成本。在搭建AGV集群系统时，参考本发明可快速部署、推进、拓展，并结合特定业务需求快速聚焦应用场景，且能够大幅度降低开发周期，并节约设计成本。

技术领域

本发明涉及AGV集群控制系统设计与搭建领域，尤其涉及一种通用的AGV集群控制系统设计框架及方法。

背景技术

随着AGV在工业场景中的应用越来越广泛，对于AGV性能的需求也越来越高。在大规模生产中看中的已经不再是单台AGV的性能参数，而是在协同工作中的群体性能。目前关于AGV集群控制技术在实际任务中的部署和搭建领域的研究尚不成熟，市场和科研体系中缺少一种标准化的通用AGV设计框架，还没有相关研究对AGV集群技术进行系统的概括分析。现有的AGV调度技术研究存在以下不足：

1、缺乏落实到实际项目部署的方案指导；

2、缺乏有效可参考的搭建流程；

3、缺乏通用性强的AGV集群系统标准化框架；

4、缺乏具体实现中的关键技术原理分析与介绍；

5、缺乏对AGV控制系统计算性能的简化设计和基于场景规则优化方面的系统设计；

6、缺乏对场景建图的分析和功能设计；

7、缺乏机器视觉系统的技术方案指导。

发明内容

本发明面向的是AGV集群系统搭建过程中缺少整体指导和技术细节支撑的现况，旨在提供一种兼容性好、通用性强、具备高度可执行性以及技术参考性的设计参考框架。任何单位或个人参考本发明可快速部署、推进、拓展，并结合特定业务需求快速聚焦应用场景，且能够大幅度降低开发周期，并节约设计成本。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种AGV集群系统通用技术框架，主要包括以下四个模块：

通信框架：包括通信系统搭建结构和任务分发结构。用于在接受上层任务数据的网络层和AGV执行层之间建立任务分发体系，以及在环境和路况数据以及全局整体路径规划方法之间建立交互中枢。接收数据并且分发任务指令的是服务器，执行AGV运动控制和路况信息采集的是客户端。客户端与服务器之间基于WiFi路由器组建的局域网系统交换信息文本。任务分发结构即信息文本的编码由任务需求和设备条件决定，任务文本的编码包括任务信息的存放层级、各类信息的存储结构、信息交换的符号体系。任务信息的存放层级用于分类每一个执行单元的信息结构体，将所有信息按照层次存为基本单元便于执行器解析。信息的存储结构由部署框架的设备决定，根据实际条件可以存储为：结构体、类、数组、元组、字符串，最终将信息结构转化为文本格式发送至客户端。信息的符号体系是信息的存储介质，其功能是让信息和特定的符号组织方式对应起来，便于服务器和客户端对文本信息进行编码和解码。由计算方式决定，采用字母字符、汉字字符、数字字符、二进制字符、表、词以及由实际部署需求设计的特定符号体系。

任务规划框架：用于对上层任务需求进行编码和数值化，生成待优化任务序列，根据执行任务目标点获取系列目标点的位置，将这些位置按照顺序编号并存放在一个数组中，数组序号代表该坐标位置编号。对于AGV规划任务分析其成本函数，得到对于单一序列的成本评价模型，将整体成本最低规划问题转换为成本最优编码搜索问题。使用基于启发式算法的智能优化方法，对编码优化任务进行求解得到任务规划方案。