專利名稱：醫(yī)用agv控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于自動導(dǎo)引車輛(AGV, Automated Guided Vehicle)技術(shù)領(lǐng)域,且特別是有關(guān)于醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
醫(yī)院物流傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用是醫(yī)院現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。目前醫(yī)院的物流傳輸系統(tǒng)主要包括醫(yī)用氣動物流傳輸系統(tǒng)、軌道式物流傳輸系統(tǒng)和高空的單軌推車傳輸系統(tǒng)等。AGV物流控制系統(tǒng)相對于氣動物流傳輸系統(tǒng)、軌道式物流傳輸系統(tǒng)和高空的單軌推車傳輸系統(tǒng)等具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢。與物料輸送中常用的其他設(shè)備相比，AGV小車的活動區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制?！ひ话汜t(yī)院AGV物流控制系統(tǒng)中使用的AGV小車普遍都是由左右兩個電機(jī)驅(qū)動通過不同的速度組合驅(qū)動其運(yùn)動，通過控制兩個電機(jī)來獲取其在平面上的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)，形成差速控制，并有一個萬向輪或多個萬向輪來調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性，到達(dá)取貨點(diǎn)后由人工裝卸藥物?，F(xiàn)有的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)基本上都是由單個數(shù)字信號處理器(digital signalprocessor，DSP)控制，形成四輪差速轉(zhuǎn)向行駛，如圖I所示，為現(xiàn)有技術(shù)的AGV控制系統(tǒng)的方框圖?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)包括電池、DSP處理器、第一控制器、第二控制器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、信號處理器及AGV小車。電池為供電裝置，為整個系統(tǒng)的工作提供工作電壓。DSP處理器內(nèi)置控制系統(tǒng)，并發(fā)出控制信號至第一控制器及第二控制器，第一控制器和第二控制器分別控制第二電機(jī)和第一電機(jī)的工作，第一電機(jī)和第二電機(jī)又分別用于驅(qū)動AGV小車進(jìn)行運(yùn)動。其中，第一電機(jī)和第二電機(jī)的驅(qū)動信號經(jīng)過信號處理器合成之后，控制AGV小車的運(yùn)動。長時(shí)間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)存在著很多安全隱患，包括
(1)由于AGV小車頻繁的剎車和啟動，加重了DSP處理器的工作量，單片的DSP處理器無法考慮電池的荷電狀態(tài)，加重了電池的老化；
(2)現(xiàn)有的AGV小車都沒有考慮AGV小車的脈動轉(zhuǎn)矩，使得AGV小車小車有時(shí)候特別是遇到復(fù)雜路徑時(shí)抖動非常厲害，影響了一些貴重藥物的運(yùn)送；
(3)由于受周圍環(huán)境不穩(wěn)定因素干擾，單片的DSP處理器抗干擾能力較差，經(jīng)常會出現(xiàn)異常，并引起AGV小車失控；
(4)現(xiàn)有的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)不可以實(shí)現(xiàn)在工作站之間自動對物料的跟蹤，也不能對輸送進(jìn)行確認(rèn)，也沒有輸送物料的執(zhí)行檢查記錄，不能與庫存管理系統(tǒng)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)信息溝通；
(5)現(xiàn)有的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)操作人員需為跟蹤物料而進(jìn)行大量的報(bào)表工作，因而不利于提聞勞動生廣率；
(6)現(xiàn)有的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)運(yùn)輸物料都是沿著某一個固定方向和固定站點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)送貨物，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)還需要人為干預(yù)，經(jīng)常會產(chǎn)生藥品或生產(chǎn)設(shè)備的損壞。因此，需要對現(xiàn)有的基于單片DSP處理器控制的AGV物流控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中AGV小車失控的現(xiàn)象以及抗干擾能力差的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供一種醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，包括處理器單元、控制器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、信號處理器、AGV小車、物流進(jìn)/出站以及物流總站，所述的控制器分別與物流進(jìn)/出站和物流總站通訊，所述的處理器單元發(fā)出控制信號至所述控制器，通過所述的控制器把控制信號分為第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號，所述的第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號分別控制所述的第二電機(jī)和第一電機(jī)，其中，通過 所述的第一電機(jī)的第二驅(qū)動信號和通過所述的第二電機(jī)的第一驅(qū)動信號經(jīng)過信號處理器合成之后，控制AGV小車的運(yùn)動。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的處理器單元為一雙核處理器，包括DSP處理器、FPGA處理器以及設(shè)于DSP處理器和FPGA處理器的上位機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)動控制系統(tǒng)，所述的所述的上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊以及在線輸出模塊，所述的運(yùn)動控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及I/O控制模塊，其中，DSP處理器用于控制人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及I/O控制模塊，F(xiàn)PGA處理器用于控制伺服控制模塊，且DSP處理器及FPGA處理器之間實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的人工裝卸控制系統(tǒng)還包括電池，所述電池進(jìn)一步與第一電機(jī)和第二電機(jī)的輸出端連接，且處理器單元進(jìn)一步連接至第二電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括轉(zhuǎn)換模塊，所述的轉(zhuǎn)換模塊包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括編碼器模塊，所述的編碼器模塊用于檢測AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速，判斷是否符合速度要求，是否過快或過慢，并發(fā)出控制信號。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括電流模塊，所述的電流模塊用于調(diào)整電池的供電功率達(dá)到AGV小車需要的范圍。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括速度模塊，所述的速度模塊與編碼器模塊通訊連接，當(dāng)編碼器模塊檢測AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速過快或過慢，速度模塊根據(jù)編碼器模塊檢測的結(jié)果來調(diào)節(jié)AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括位移模塊，所述的位移模塊用于檢測AGV小車是否到站，是否到達(dá)既定位移，如果過慢，發(fā)出加速指令至控制器；如果離既定位移過近，需要減速，則發(fā)出減速指令至控制器。在本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中，所述的AGV小車包括導(dǎo)航正向傳感器、導(dǎo)航反向傳感器、前方壁障傳感器、左右側(cè)面壁障傳感器、站點(diǎn)傳感器和返回路徑傳感器，所述的導(dǎo)航正向傳感器和導(dǎo)航反向傳感器判斷AGV小車是否在中線運(yùn)行，并調(diào)整AGV小車在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行位置。
本發(fā)明的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，為了提高運(yùn)算速度，保證醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本發(fā)明在處理器單元的DSP處理器中引入FPGA處理器，形成基于DSP+FPGA的雙核處理器，此處理器單元把原有單片的DSP處理器實(shí)現(xiàn)的多控制器系統(tǒng)集中設(shè)計(jì)，并充分考慮電池在這個系統(tǒng)的作用，實(shí)現(xiàn)同步控制AGV小車X、Y軸的功能，把醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)中工作量最大的伺服控制模塊以及多個AGV小車之間的數(shù)據(jù)通訊交給FPGA處理器處理，充分發(fā)揮FPGA處理器數(shù)據(jù)處理速度較快和不怕干擾的的特點(diǎn)，而人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、I/O控制模塊等功能交給DSP處理器控制，這樣就實(shí)現(xiàn)了DSP處理器與FPGA處理器的分工，把DSP處理器從繁重的工作量中解脫出來，有效地防止AGV小車失控現(xiàn)象的產(chǎn)生，抗干擾能力大大增強(qiáng)。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)的醫(yī)用AGV物流AGV控制系統(tǒng)的方框圖； 圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)的方框 圖3為圖2中處理器單元的方框 圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)集成芯片制造技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，DSP處理器由于其快速的計(jì)算能力，不僅廣泛應(yīng)用于通信與視頻信號處理，也逐漸應(yīng)用在各種高級的控制系統(tǒng)中。AD公司的ADSP-21XX系列提供了低成本、低功耗、高性能的處理能力和解決方案，其中的ADSP-2188指令執(zhí)行速度高達(dá)75MIPS，加上獨(dú)立的算術(shù)邏輯單元，擁有強(qiáng)大的數(shù)字信號處理能力。此外，大容量的RAM被集成到該芯片內(nèi)，可以極大地簡化外圍電路設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)成本和系統(tǒng)復(fù)雜度，也大大提高了數(shù)據(jù)的存儲處理能力。基于現(xiàn)場可編程門陣列的FPGA處理器及現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動化的EDA技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)方法是最近幾年出現(xiàn)了一種全新的設(shè)計(jì)思想。雖然FPGA處理器本身只是標(biāo)準(zhǔn)的單元陣列，沒有一般的集成電路所具有的功能，但用戶可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)需要，通過特定的布局布線工具對其內(nèi)部進(jìn)行重新組合連接，在最短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出自己的專用集成電路，這樣就減小成本、縮短開發(fā)周期。由于FPGA處理器采用軟件化的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)硬件電路的設(shè)計(jì)，這樣就使得基于FPGA處理器設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有良好的可復(fù)用和修改性，這種全新的設(shè)計(jì)思想已經(jīng)逐漸應(yīng)用在高性能的交流驅(qū)動控制上，并快速發(fā)展。如圖2所示，為本發(fā)明較佳實(shí)施例的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)的方框圖。本實(shí)施例中，醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)包括電池、處理器單元、控制器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、信號處理器、AGV小車、物流進(jìn)/出站以及物流總站，所述的控制器分別與物流進(jìn)/出站和物流總站通訊。其中，所述電池為鉛酸電池，是一種供電裝置，為整個系統(tǒng)的工作提供工作電壓。電池進(jìn)一步與第一電機(jī)和第二電機(jī)的輸出端連接，且處理器單元進(jìn)一步分別連接至第一電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)以及第二電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)。本發(fā)明中所述的處理器單元內(nèi)置控制系統(tǒng)及控制電路，所述的處理器單元發(fā)出控制信號至所述的控制器，所述的處理器單元發(fā)出控制信號至所述控制器，通過所述的控制器把控制信號分為第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號，所述的第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號分別控制所述的第二電機(jī)和第一電機(jī)，其中，通過所述的第一電機(jī)的第二驅(qū)動信號和通過所述的第二電機(jī)的第一驅(qū)動信號經(jīng)過信號處理器合成之后，控制AGV小車的運(yùn)動。本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)中單片的DSP處理器不能滿足醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性的要求，舍棄了醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)所采用單片的DSP處理器的工作模式，提供了基于DSP+FPGA處理器的全新控制模式。處理器單元以FPGA處理器為處理核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的實(shí)時(shí)處理，把DSP處理器從復(fù)雜的工作當(dāng)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)部分的信號處理算法和FPGA處理器的控制邏輯，并響應(yīng)中斷，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和存儲實(shí)時(shí)信號。請參閱圖3，所述處理器單元為一雙核處理器，其包括DSP處理器及FPGA處理器，二者可相互通訊，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。所述的處理器單元還包括設(shè)于DSP處理器以及FPGA處理器的上位機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)動控制系統(tǒng)，所述上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊以及在線輸出模塊，所述運(yùn)動控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及I/O控制模塊，其中，DSP處理器用于控制人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存 儲模塊以及I/O控制模塊，F(xiàn)PGA處理器用于控制伺服控制模塊。上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊以及在線輸出模塊。人機(jī)界面模塊包括開始/重啟按鍵及功能選擇鍵；路徑規(guī)劃模塊包括已經(jīng)預(yù)設(shè)好的速度，加速度，位置等參數(shù)設(shè)置；在線輸出模塊用于提示AGV小車的工作狀態(tài)，比如是AGV小車工作過程中或到站狀態(tài)提示。運(yùn)動控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及I/O控制模塊。其中，數(shù)據(jù)存儲模塊模塊為一存儲器；1/0控制模塊包括RS-232串行接口、ICE端口等。伺服控制模塊進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)換模塊、編碼器模塊、電流模塊、速度模塊以及位移模塊。其中，所述轉(zhuǎn)換模塊包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC, Analog to Digital Converter)及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC,Digital to Analog Converter);所述編碼器模塊用于檢測AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速，判斷是否符合速度要求，是否過快或過慢，并發(fā)出控制信號。所述電流模塊與電池和控制器、轉(zhuǎn)換模塊連接。轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)電池和控制器的電流，判斷工作功率，并把功率狀況反饋至電池，電流模塊用于調(diào)整電池的供電功率達(dá)到AGV小車需要的范圍。所述速度模塊與編碼器模塊通訊連接，當(dāng)編碼器模塊檢測AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速過快或過慢，速度模塊根據(jù)編碼器模塊檢測的結(jié)果來調(diào)節(jié)AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速。所述位移模塊檢測AGV小車是否到站，是否到達(dá)既定位移，如果過慢，發(fā)出加速指令至控制器；如果離既定位移過近，需要減速，則發(fā)出減速指令至控制器。對于處理器單元為一雙核處理器，在電源打開狀態(tài)下，先由人機(jī)界面模塊工作，再根據(jù)人機(jī)界面模塊的功能選擇確定AGV小車的路徑規(guī)劃模塊，AGV小車的導(dǎo)航傳感器、前方壁障傳感器、左右側(cè)面壁障傳感器根據(jù)實(shí)際導(dǎo)航環(huán)境傳輸參數(shù)給處理器單元中的DSP處理器，DSP處理器處理后與FPGA處理器通訊，然后由FPGA處理器處理兩個電機(jī)的伺服控制模塊并把處理后的數(shù)據(jù)通訊給DSP處理器，由DSP處理器繼續(xù)處理后續(xù)的運(yùn)行狀態(tài)。AGV小車到達(dá)站點(diǎn)后，由人工讀取貨物的條形碼，然后在線存儲并通知總站生成各種報(bào)表。結(jié)合以上描述，上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊、在線輸出模塊等功能；運(yùn)動控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、I/o控制模塊等功能，其中工作量最大的伺服控制模塊交給FPGA處理器控制，其余的包括上位機(jī)系統(tǒng)交給DSP處理器控制，這樣就實(shí)現(xiàn)了 DSP處理器與FPGA處理器的分工，同時(shí)二者之間也可以進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。本發(fā)明中的AGV小車包括一個驅(qū)動輪、兩個從動輪、多個傳感器以及防撞裝置，所述從動輪上均安裝有光碼盤。其中，所述的AGV小車包括導(dǎo)航正向傳感器、導(dǎo)航反向傳感器、前方壁障傳感器、左右側(cè)面壁障傳感器、站點(diǎn)傳感器和返回路徑傳感器，所述的導(dǎo)航正向傳感器和導(dǎo)航反向傳感器判斷AGV小車是否在中線運(yùn)行，并調(diào)整AGV小車在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行位置。如圖4 所示，本實(shí)施例中，包括標(biāo)號 SI、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、SI I、S12、S13、S14、S15、S18、S19和S20代表的傳感器，其設(shè)于AGV小車的不同部位，其中，傳感器SI、S2、S3、S4和S5為導(dǎo)航正向傳感器，判斷AGV小車是否在中線運(yùn)行，調(diào)整AGV小車在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行位置；傳感器S9、S10、S19和S20為設(shè)于AGV小車前方的前方壁障傳感器和傳 感器S8和S18為設(shè)于AGV小車側(cè)面的側(cè)面壁障傳感器；設(shè)于AGV小車的傳感器S6為站點(diǎn)傳感器，S7為返回路徑傳感器，其用于實(shí)現(xiàn)位移模塊的功能；傳感器SI I、S12、S13、S14和S15為導(dǎo)航反向傳感器，用于調(diào)換第一電機(jī)和第二電機(jī)的運(yùn)動方向。圖中的站點(diǎn)Γη、和充電區(qū)域是設(shè)于地面的反射裝置，上述傳感器可配合反射裝置協(xié)助AGV小車的運(yùn)動。其具體的功能實(shí)現(xiàn)如下
I)在AGV小車未接到命令之前，它一般會在充電區(qū)域等待控制器發(fā)出的命令，一旦接到任務(wù)后，會沿著充電區(qū)域邊上的軌道進(jìn)入貨物運(yùn)送軌道。3) AGV小車進(jìn)入軌道后，如果進(jìn)入正常運(yùn)貨狀態(tài)時(shí)，其前方的傳感器組I將工作，前方壁障傳感器S9、SlO和側(cè)面壁障傳感器S8會對周圍環(huán)境進(jìn)行判斷，確定有沒有障礙物進(jìn)入運(yùn)行范圍，如存在障礙物將向DSP處理器發(fā)出中斷請求，DSP處理器會對中斷做第一時(shí)間響應(yīng)，如果DSP處理器的中斷響應(yīng)沒有來得及處理，AGV小車上的防撞裝置將被觸發(fā)，進(jìn)而達(dá)到蔽障的功能，如果沒有障礙物進(jìn)入運(yùn)行范圍，AGV小車將進(jìn)行正常的狀態(tài)運(yùn)行；在AGV小車進(jìn)入軌道正常運(yùn)行時(shí)，其導(dǎo)航正向傳感器SI、S2、S3、S4和S5將工作，并把反射回來的光電信號送給DSP處理器，經(jīng)DSP處理器判斷后送給FPGA處理器，由FPGA處理器運(yùn)算后與DSP處理器進(jìn)行通訊，然后由控制器送第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號分別給直線導(dǎo)航的第二電機(jī)和第一電機(jī)進(jìn)行差動伺服控制；
4)當(dāng)AGV小車在正常狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，如果接到返回某一經(jīng)過站點(diǎn)時(shí)，會自動原地停車，然后通過算法倒換馬達(dá)的方向，然后傳感器組2將工作，前方壁障傳感器S19、S20和側(cè)面壁障傳感器S18會對周圍環(huán)境進(jìn)行判斷，確定有沒有障礙物進(jìn)入運(yùn)行范圍，如存在障礙物將向DSP處理器發(fā)出中斷請求，DSP處理器會對中斷做第一時(shí)間響應(yīng)，如果DSP處理器的中斷響應(yīng)沒有來得及處理，AGV小車上的防撞裝置將被觸發(fā)，進(jìn)而達(dá)到蔽障的功能，如果沒有障礙物進(jìn)入運(yùn)行范圍，AGV小車將進(jìn)行正常的返回狀態(tài)運(yùn)行,在AGV小車進(jìn)入軌道正常運(yùn)行時(shí)，其導(dǎo)航反向傳感器311、512、513、514和315將工作，并把反射回來的光電信號送給05 處理器，經(jīng)DSP處理器判斷后送給FPGA處理器，由FPGA處理器運(yùn)算后與ADSP處理器進(jìn)行通訊，然后由控制器送第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號分別給直線導(dǎo)航的第二電機(jī)和第一電機(jī)進(jìn)行差動伺服控制，在返回過程中如果讀到站點(diǎn)將自動減I并保存；5)系統(tǒng)加入了返回路徑傳感器S7，當(dāng)電池低壓時(shí)，控制器會開啟此傳感器，當(dāng)傳感器S7讀取地面上的返回條碼，然后送給控制器，控制器根據(jù)此信號進(jìn)行運(yùn)算后，控制第一電機(jī)和第二電機(jī)的運(yùn)行速度，使AGV小車沿著設(shè)定路徑返回，然后進(jìn)入充電區(qū)域，并自動充電；
6)為了能夠?qū)崿F(xiàn)AGV小車的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，減少電機(jī)的脈動轉(zhuǎn)矩，控制器在考慮電機(jī)特性的基礎(chǔ)上加入了對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的在線辨識，并利用電機(jī)力矩與電流的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，減少了電機(jī)轉(zhuǎn)矩抖動對一些貴重藥品的影響；
7)為了能夠?qū)崿F(xiàn)AGV小車的站點(diǎn)功能，本發(fā)明加入了站點(diǎn)傳感器S6，此傳感器會對地面上的站點(diǎn)條碼進(jìn)行讀取,并自動累加，到達(dá)站點(diǎn)后會自動停車，由當(dāng)前站點(diǎn)的工人自動裝卸貨物；
8)為了實(shí)現(xiàn)循環(huán)功能，當(dāng)AGV小車達(dá)到最大站點(diǎn)η時(shí)控制器會發(fā)出自動清零信號，使站點(diǎn)從I開始重新計(jì)數(shù)；
9)到達(dá)到某一站點(diǎn)需要下載貨物時(shí)，貨物的條形碼會被車載存儲裝置讀取并與物流總·站需要下載的料單進(jìn)行對比并保存，如果信息正確貨物將被下載，并通過無線裝置把進(jìn)站的貨物發(fā)送給物流總站，這樣物流總站可以輕易的讀取各種報(bào)表以及對貨物的追蹤；
10)到達(dá)到某一站點(diǎn)需要上載貨物時(shí)，貨物的條形碼會被車載存儲裝置讀取并與物流總站需要裝載的料單進(jìn)行對比并保存，如果信息正確貨物將被裝載，并通過無線裝置把出站的貨物發(fā)送給物流總站，這樣物流總站可以輕易的讀取各種報(bào)表以及對貨物的追蹤；
11)AGV小車按固定路徑行駛走時(shí)，如果導(dǎo)航正向傳感器S1、S2、S3、S4、S5或者導(dǎo)航反向傳感器Sll、S12、S13、S14、S15都已經(jīng)偏離了軌道，這個時(shí)候控制器會發(fā)出自鎖信號，原地鎖死馬達(dá)，這樣馬達(dá)就不會繼續(xù)運(yùn)動，這樣就不易與加工設(shè)備和其他障礙物碰撞，因此運(yùn)輸物料時(shí)，很少有產(chǎn)品或生產(chǎn)設(shè)備的損壞；
12 =AGV小車按固定路徑行駛走時(shí)，系統(tǒng)上的多種聲光報(bào)警系統(tǒng)將工作，很輕易的探測到周圍各種障礙物的存在，當(dāng)有危險(xiǎn)存在時(shí)，控制器會發(fā)出自動停車信號，并根據(jù)具體障礙物判斷是不是自動再次啟動，還是直接鎖死在原地。綜上所述，本發(fā)明揭示的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，為了提高運(yùn)算速度，保證醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本發(fā)明在處理器單元的DSP處理器中引入FPGA處理器，形成基于DSP+FPGA的雙核處理器，此處理器單元把原有單片的DSP處理器實(shí)現(xiàn)的多控制器系統(tǒng)集中設(shè)計(jì)，并充分考慮電池在這個系統(tǒng)的作用，實(shí)現(xiàn)同步控制AGV小車X、Y軸的功能，把醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)中工作量最大的伺服控制模塊以及多個AGV小車之間的數(shù)據(jù)通訊交給FPGA處理器處理，充分發(fā)揮FPGA處理器數(shù)據(jù)處理速度較快和不怕干擾的的特點(diǎn)，而人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、I/O控制模塊等功能交給DSP處理器控制，這樣就實(shí)現(xiàn)了 DSP處理器與FPGA處理器的分工，把DSP處理器從繁重的工作量中解脫出來，有效地防止AGV小車失控現(xiàn)象的產(chǎn)生，抗干擾能力大大增強(qiáng)。本發(fā)明醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)具有的有益效果是
1、在運(yùn)動過程中，充分考慮了電池在這個系統(tǒng)中的作用，基于DSP+FPGA處理器時(shí)刻都在對AGV小車的運(yùn)行狀態(tài)和放電電流進(jìn)行監(jiān)測和運(yùn)算，所以從根本上解決了大電流對電池的沖擊，由于大電流放電而引起的鉛酸電池過度老化現(xiàn)象的發(fā)生；
2、在快速放電過程中，對電池荷電狀態(tài)SOC時(shí)刻檢測，并引入了鉛酸的內(nèi)阻、溫度等參數(shù)，使得SOC更接近于實(shí)際參數(shù)；3:為了更好的保護(hù)電池，當(dāng)系統(tǒng)遇到低壓時(shí)，AGV小車上的傳感器S7會自動開啟，當(dāng)讀到充電路徑返回條碼時(shí)，AGVAGV會自動回到充電區(qū)域，然后自動充電，從根本上杜絕了電池低壓帶來的危險(xiǎn)；
4:在AGV小車運(yùn)行過程中，控制器會對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線辨識并利用電機(jī)力矩與電流的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，減少了電機(jī)轉(zhuǎn)矩抖動對一些貴重藥品的影響；
5由FPGA處理器控制伺服控制模塊，大大提高了運(yùn)算速度，解決了單片的DSP處理器運(yùn)行較慢的瓶頸，縮短了開發(fā)周期短，并且程序可移植能力強(qiáng)；
6:完全實(shí)現(xiàn)了單板控制，不僅節(jié)省了控制板占用空間，而且還完全實(shí)現(xiàn)了兩路電機(jī)控制信號的同步，有利于提高AGV小車的穩(wěn)定性和動態(tài)性能； 7:由于本控制器采用FPGA處理器處理大量的數(shù)據(jù)與算法，并充分考慮了周圍的干擾源，并把DSP從繁重的工作量中解脫出來，有效地防止了系統(tǒng)的“飛輪”的現(xiàn)象產(chǎn)生，抗干擾能力大大增強(qiáng)；
8:本AGV小車加入了自動倒車功能，當(dāng)遇到緊急情況需要倒車時(shí)，只要控制器收到倒車請求時(shí)，就可以在原地停車，然后通過算法倒換馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，利用另外一組傳感器進(jìn)行導(dǎo)航，這樣就可以直接回到剛剛離開的站點(diǎn)，并自動更新站點(diǎn)；
9:當(dāng)AGV小車在彎道遇到緊急情況需要停車時(shí)，AGV小車會自動原地鎖死馬達(dá)，并記錄下停車前的各種參數(shù)，當(dāng)再次開啟時(shí)，控制器會自動計(jì)算出在彎道上馬達(dá)的速度，并按照一定比例慢慢加速，從根本上杜絕了 AGV小車在彎道上做直道的動作；
10:改進(jìn)系統(tǒng)具有存儲功能，所以可以實(shí)現(xiàn)在工作站之間對物料進(jìn)行跟蹤，對輸送進(jìn)行確認(rèn)；按計(jì)劃輸送物料并有執(zhí)行檢查記錄，與庫存管理系統(tǒng)進(jìn)行在線連接并向管理系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)信息；
11:由于人工檢取與堆置物料的勞動力減少，操作人員無需為跟蹤物料而進(jìn)行大量的報(bào)表工作，因而顯著提高勞動生產(chǎn)率，另外，非直接勞動力如物料倉庫會計(jì)員、發(fā)料以及運(yùn)貨車調(diào)度員的工作減少甚至完全取消，這又進(jìn)一步減低了成本；
12:改進(jìn)AGV小車按固定路徑行駛，并加入了自鎖功能，當(dāng)偏離軌道較多時(shí)，就會自動鎖死馬達(dá)，這樣就不易與加工設(shè)備和其他障礙物碰撞，因此運(yùn)輸物料時(shí)，很少有產(chǎn)品或生產(chǎn)設(shè)備的損壞。13:還可以裝備多種聲光報(bào)警系統(tǒng)，能通過車載障礙探側(cè)系統(tǒng)，在碰撞到障礙物之前自動停車，并根據(jù)具體障礙物判斷是不是自動再次啟動，還是一直待在原地不動，這樣就保證了在行走過程中對周圍環(huán)境的適應(yīng)，減少了環(huán)境對其的干擾。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，其特征在于，包括處理器單元、控制器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、信號處理器、AGV小車、物流進(jìn)/出站以及物流總站，所述的控制器分別與物流進(jìn)/出站和物流總站通訊，所述的處理器單元發(fā)出控制信號至所述控制器，通過所述的控制器把控制信號分為第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號，所述的第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號分別控制所述的第二電機(jī)和第一電機(jī)，其中，通過所述的第一電機(jī)的第二驅(qū)動信號和通過所述的第二電機(jī)的第一驅(qū)動信號經(jīng)過信號處理器合成之后，控制AGV小車的運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的處理器單元為一雙核處理器，包括DSP處理器、FPGA處理器以及設(shè)于DSP處理器和FPGA處理器的上位機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)動控制系統(tǒng)，所述的所述的上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊以及在線輸出模塊，所述的運(yùn)動控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及I/O控制模塊，其中，DSP處理器用于控制人機(jī)界面模塊、路徑規(guī)劃模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及I/O控制模塊，F(xiàn)PGA處理器用于控制伺服控制模塊，且DSP處理器及FPGA處理器之間實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的人工裝卸控制系統(tǒng)還包括電池，所述電池進(jìn)一步與第一電機(jī)和第二電機(jī)的輸出端連接，且處理器單元進(jìn)一步連接至第二電機(jī)輸出端和電池之間的連接點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括轉(zhuǎn)換模塊，所述的轉(zhuǎn)換模塊包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括編碼器模塊，所述的編碼器模塊用于檢測AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速，判斷是否符合速度要求，是否過快或過慢，并發(fā)出控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括電流模塊，所述的電流模塊用于調(diào)整電池的供電功率達(dá)到AGV小車需要的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括速度模塊，所述的速度模塊與編碼器模塊通訊連接，當(dāng)編碼器模塊檢測AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速過快或過慢，速度模塊根據(jù)編碼器模塊檢測的結(jié)果來調(diào)節(jié)AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括位移模塊，所述的位移模塊用于檢測AGV小車是否到站，是否到達(dá)既定位移，如果過慢，發(fā)出加速指令至控制器；如果離既定位移過近，需要減速，則發(fā)出減速指令至控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的AGV小車包括導(dǎo)航正向傳感器、導(dǎo)航反向傳感器、前方壁障傳感器、左右側(cè)面壁障傳感器、站點(diǎn)傳感器和返回路徑傳感器，所述的導(dǎo)航正向傳感器和導(dǎo)航反向傳感器判斷AGV小車是否在中線運(yùn)行，并調(diào)整AGV小車在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，包括處理器單元、控制器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、信號處理器、AGV小車、物流進(jìn)/出站以及物流總站，所述的控制器分別與物流進(jìn)/出站和物流總站通訊，所述的處理器單元發(fā)出控制信號至所述控制器，通過所述的控制器把控制信號分為第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號，所述的第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號分別控制所述的第二電機(jī)和第一電機(jī)，其中，通過所述的第一電機(jī)的第二驅(qū)動信號和通過所述的第二電機(jī)的第一驅(qū)動信號經(jīng)過信號處理器合成之后，控制AGV小車的運(yùn)動。本發(fā)明提供一種醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中AGV小車失控的現(xiàn)象以及抗干擾能力差的問題。
文檔編號G05D1/02GK102830706SQ20121035330
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者張好明, 王應(yīng)海, 史小波 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院