專利名稱：醫(yī)用agv控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型是有關(guān)于自動(dòng)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)：
[0002]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(dòng)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。[0003]AGV物流控制系統(tǒng)相對(duì)于氣動(dòng)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(dòng)快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢(shì)。與物料 輸送中常用的其他設(shè)備相比，AGV小車的活動(dòng)區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受 場(chǎng)地、道路和空間的限制。[0004]一般醫(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(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)通過 不同的速度組合驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)，通過控制兩個(gè)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(gè)萬向輪或多個(gè)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。[0005]現(xiàn)有的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)基本上都是由單個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(digital signal processor，DSP)控制，形成四輪差速轉(zhuǎn)向行駛，如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)的AGV控制系統(tǒng)的 方框圖。[0006]現(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(hào)處理器及AGV小車。電池為供電裝置，為整個(gè)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(hào)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(dòng)AGV小車進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。其中，第一電機(jī)和第二電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理器合成之 后，控制AGV小車的運(yùn)動(dòng)。[0007]長(zhǎng)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[0008](I)由于AGV小車頻繁的剎車和啟動(dòng)，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；[0009](2)現(xiàn)有的AGV小車都沒有考慮AGV小車的脈動(dòng)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(dòng)非常厲害，影響了一些貴重藥物的運(yùn)送；[0010](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(huì) 出現(xiàn)異常，并引起AGV小車失控；[0011](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(dòng)對(duì)物料的跟蹤，也不 能對(duì)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；[0012](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 而不利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；[0013](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(gè)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(huì)產(chǎn)生藥品或生產(chǎn)設(shè)備的損壞。[0014]因此，需要對(duì)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)。實(shí)用新型內(nèi)容[0015]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型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。[0016]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)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(hào)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(hào)至所述控制器，通過所述的控制器把控制信號(hào)分為第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng) 信號(hào)，所述的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(dòng)信號(hào)和通過所述的第二電機(jī)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理 器合成之后，控制AGV小車的運(yùn)動(dòng)。[0017]在本實(shí)用新型一個(gè)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(dòng)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(dòng) 控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)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。[0018]在本實(shí)用新型一個(gè)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)。[0019]在本實(shí)用新型一個(gè)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。[0020]在本實(shí)用新型一個(gè)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(cè)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(hào)。[0021]在本實(shí)用新型一個(gè)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。[0022]在本實(shí)用新型一個(gè)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(cè)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(cè)的結(jié)果來調(diào)節(jié)AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速。[0023]在本實(shí)用新型一個(gè)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(cè)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。[0024]在本實(shí)用新型一個(gè)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) 的運(yùn)行位置。[0025]本實(shí)用新型的醫(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，本實(shí)用新型在處理器單元的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(gè)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(gè)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(chǔ)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)。


[0026]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的醫(yī)用AGV物流AGV控制系統(tǒng)的方框圖；[0027]圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)的方框圖；[0028]圖3為圖2中處理器單元的方框圖；[0029]圖4為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施方式
[0030]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(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(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確 的界定。[0031]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(hào)處理，也逐漸應(yīng)用在各種高級(jí)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(hào)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(jiǎn)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(chǔ)處理能力。[0032]基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的FPGA處理器及現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)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(duì)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(dòng)控制上，并快速發(fā)展。[0033]如圖2所示，為本實(shí)用新型較佳實(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(hào)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(gè)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)。[0034]本實(shí)用新型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(hào)至所述的控制器，所述的處理器單元發(fā)出控制信號(hào)至所述控制器，通過所述的 控制器把控制信號(hào)分為第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信 號(hào)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(dòng)信號(hào)和通 過所述的第二電機(jī)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理器合成之后，控制AGV小車的運(yùn)動(dòng)。[0035]本實(shí)用新型為克服現(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(hào)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(hào)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(chǔ)實(shí)時(shí)信號(hào)。[0036]請(qǐng)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(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)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。[0037]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。[0038]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及I/O控制模塊。其中，數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)模塊模塊為一存儲(chǔ)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。[0039]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(cè)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(hào)。[0040]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。[0041]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(cè)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(cè)的結(jié)果來調(diào)節(jié)AGV小車實(shí)際轉(zhuǎn)速。[0042]所述位移模塊檢測(cè)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。[0043]對(duì)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(gè)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(chǔ)并通知總站生成各種報(bào)表。[0044]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(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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。[0045]本實(shí)用新型中的AGV小車包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、兩個(gè)從動(dòng)輪、多個(gè)傳感器以及防撞裝置，所述從動(dòng)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。·[0046]如圖4 所示，本實(shí)施例中，包括標(biāo)號(hào) S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、SI1、 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S1、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SI1、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(dòng)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(dòng)。[0047]其具體的功能實(shí)現(xiàn)如下[0048]I)在AGV小車未接到命令之前，它一般會(huì)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(huì)沿著充電區(qū)域邊上的軌道進(jìn)入貨物運(yùn)送軌道。[0049]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(huì)對(duì)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(qǐng)求，DSP處理器會(huì)對(duì)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S1、S2、S3、S4和S5將工作，并把反射回來的光電信號(hào)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(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(dòng)伺服控制；[0050]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(huì)自動(dòng)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(huì)對(duì)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(qǐng)求，DSP處理器會(huì)對(duì)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Sll、S12、S13、S14和S15將工作，并把反射回來的光電信號(hào)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ADSP處理器進(jìn)行通訊，然后由控制器送第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(dòng)伺服控制，在返回過程中如果讀到站點(diǎn)將自動(dòng)減I并保存；[0051]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(huì)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(hào)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(dòng)充電；[0052]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(dòng)轉(zhuǎn)矩，控制器在考慮電機(jī)特性的基礎(chǔ)上加入了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的在線辨識(shí)，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(dòng)對(duì)一些貴重藥品的影響；[0053]7)為了能夠?qū)崿F(xiàn)AGV小車的站點(diǎn)功能，本實(shí)用新型加入了站點(diǎn)傳感器S6，此傳感器會(huì)對(duì)地面上的站點(diǎn)條碼進(jìn)行讀取，并自動(dòng)累加，到達(dá)站點(diǎn)后會(huì)自動(dòng)停車，由當(dāng)前站點(diǎn)的工人自動(dòng)裝卸貨物；[0054]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(huì)發(fā)出自動(dòng)清零信號(hào)， 使站點(diǎn)從I開始重新計(jì)數(shù)；[0055]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(huì)被車載存儲(chǔ)裝置讀取并與物流總站需要下載的料單進(jìn)行對(duì)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(duì)貨物的追蹤；[0056]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(huì)被車載存儲(chǔ)裝置讀取并與物流總站需要裝載的料單進(jìn)行對(duì)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(duì)貨物的追蹤;[0057]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S11、S12、S13、S14、S15都已經(jīng)偏離了軌道，這個(gè)時(shí)候控制器會(huì)發(fā)出自鎖信號(hào)，原地鎖死馬達(dá)，這樣馬達(dá)就不會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，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；[0058]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(cè)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(huì)發(fā)出自動(dòng)停車信號(hào)，并根據(jù)具體障礙物判斷是不是自動(dòng)再次啟動(dòng)，還是直接鎖死在原地。[0059]綜上所述，本實(shí)用新型揭示的醫(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，本實(shí)用新型在處理器單元的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(gè)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(gè)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(chǔ)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)。[0060]本實(shí)用新型醫(yī)用AGV控制系統(tǒng)具有的有益效果是 [0061]1、在運(yùn)動(dòng)過程中，充分考慮了電池在這個(gè)系統(tǒng)中的作用，基于DSP+FPGA處理器時(shí)刻都在對(duì)AGV小車的運(yùn)行狀態(tài)和放電電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)和運(yùn)算，所以從根本上解決了大電流對(duì)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；[0062]2、在快速放電過程中，對(duì)電池荷電狀態(tài)SOC時(shí)刻檢測(cè)，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)；[0063]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(huì)自動(dòng)開啟， 當(dāng)讀到充電路徑返回條碼時(shí)，AGVAGV會(huì)自動(dòng)回到充電區(qū)域，然后自動(dòng)充電，從根本上杜絕了 電池低壓帶來的危險(xiǎn)；[0064]4 :在AGV小車運(yùn)行過程中，控制器會(huì)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線辨識(shí)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(dòng)對(duì)一些貴重藥品的影響；[0065]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)；[0066]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(hào)的同步，有利于提高AGV小車的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能；[0067]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)；[0068]8 :本AGV小車加入了自動(dòng)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(qǐng)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(dòng)更新站點(diǎn)；[0069]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(huì)自動(dòng)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(huì)自動(dòng)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(dòng)作；[0070]10 :改進(jìn)系統(tǒng)具有存儲(chǔ)功能，所以可以實(shí)現(xiàn)在工作站之間對(duì)物料進(jìn)行跟蹤，對(duì)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；[0071]11 :由于人工檢取與堆置物料的勞動(dòng)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(dòng)生產(chǎn)率，另外，非直接勞動(dòng)力如物料倉庫會(huì)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；[0072]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(huì) 自動(dòng)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。[0073]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(dòng)停車，并根據(jù)具體障礙物判斷是不是自動(dòng)再次啟動(dòng)，還是一直待在原地不動(dòng)，這樣就 保證了在行走過程中對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)，減少了環(huán)境對(duì)其的干擾。[0074]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是 利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(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，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(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(hào)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(hào)至所述控制器，通過所述的控制器把控制信號(hào)分為第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(dòng)信號(hào)和通過所述的第二電機(jī)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理器合成之后，控制AGV小車的運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1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(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)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1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(cè)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(hào)。
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(cè)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(cè)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(cè)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1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。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種醫(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(hào)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(hào)至所述控制器，通過所述的控制器把控制信號(hào)分為第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(dòng)信號(hào)和通過所述的第二電機(jī)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理器合成之后，控制AGV小車的運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型提供一種醫(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(hào)G05D1/02GK202838022SQ20122048449
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)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(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院