基于C++的AGV机器人无线控制实现

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：