本實用新型涉及一種基于CAN總線驅(qū)動的AVG控制系統(tǒng)及車輛，屬于無人搬運車技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

無人搬運車AGV(Automated Guided Vehicle)是指是一種以車載電池為動力，裝備有自動導引系統(tǒng)，使用電磁或光學設備沿預設路徑行駛，具有安全保護以及移載功能的無人駕駛運輸車輛。AGV車輛控制系統(tǒng)的組成可以有兩種組合方式，一種是比較簡單的方式，如微型處理器+外設，由控制單元、運算單元、存儲單元和內(nèi)部時鐘等直接控制外設，雖然它們在理論上是可行的，但是在高實時性，短循環(huán)控制、高穩(wěn)定性及可靠性、低功耗、擴展靈活性、占用空間上都存在一定問題：首要問題是實現(xiàn)實時、高效、準確的收發(fā)控制數(shù)據(jù)、速度、輸入輸出狀態(tài)等信息，從而完成對AGV車輛靈活、高精度的控制；再次，處理器接口單一，難于與AGV車輛安裝的各種高精度傳感器相連接，如伺服電機；第三，軟、硬件修改困難，用戶需求定制AGV產(chǎn)品的難度大。另一種是：高性能微處理器+控制器+外設，這種方式雖然能夠提高系統(tǒng)的實時性，但是成本比較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種基于CAN總線驅(qū)動方式的AGV控制系統(tǒng)，以解決目前AGV控制系統(tǒng)實時性低、抗干擾性弱的問題。

本實用新型為解決上述技術(shù)問題提供了一種基于CAN總線驅(qū)動的AVG控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括上位機控制單元以及與上位機控制單元連接的AVG控制器，所述的AVG控制器包括PLC控制模塊、視覺傳感器、CAN控制模塊和電機驅(qū)動器，所述的視覺傳感器輸出端與PLC控制模塊輸入端連接，PLC控制模塊通過CAN控制模塊與電機驅(qū)動器連接，電機驅(qū)動器用于控制連接電機。

所述的PLC控制模塊包括CPU單元、Profibus單元、CAN通訊單元、Profinet單元和RS485單元，Profibus單元、CAN通訊單元、Profinet單元和RS485單元均與CPU單元連接。

所述的Profibus單元為串行通訊接口，CPU單元通過Profibus單元與視覺傳感器連接。

所述的Prifinet單元為編寫用戶定制功能程序接口，設置有用于掛接外部設備的端口。

所述的RS485單元為工業(yè)標準總線接口，CPU單元通過該RS485單元與上位機控制單元連接。

所述的CAN通訊單元與CAN控制模塊連接，由CAN控制模塊連接至伺服電機驅(qū)動器，用于發(fā)送CPU單元生成控制指令和接收伺服電機驅(qū)動器得到伺服電機轉(zhuǎn)速信號。

本實用新型還提供了一種AVG車輛，包括伺服電機和AVG控制系統(tǒng)，所述的AVG控制系統(tǒng)包括上位機控制單元以及與上位機控制單元連接的AVG控制器，所述的AVG控制器包括PLC控制模塊、視覺傳感器、CAN控制模塊和伺服電機驅(qū)動器，所述的視覺傳感器輸出端與PLC控制模塊輸入端連接，PLC控制模塊通過CAN控制模塊與伺服電機驅(qū)動器連接，伺服電機驅(qū)動器控制連接伺服電機。

所述的PLC控制模塊包括PLC CPU單元、Profibus單元、CAN通訊單元、Profinet單元和RS485單元，Profibus單元、CAN通訊單元、Profinet單元和RS485單元均與PLC CPU單元連接。

所述伺服電機的轉(zhuǎn)軸上安裝有編碼器，用于采集伺服電機的轉(zhuǎn)速信息，該編碼器的輸出端與伺服電機驅(qū)動器連接，通過伺服電機驅(qū)動器將采集到伺服電機轉(zhuǎn)速信息傳輸給PLC控制模塊。

所述的CAN通訊單元與CAN總線控制模塊連接，由CAN控制模塊連接至伺服電機驅(qū)動器，用于發(fā)送CPU單元生成控制指令和接收伺服電機驅(qū)動器得到伺服電機轉(zhuǎn)速信號。

本實用新型的有益效果是:本實用新型的基于CAN總線驅(qū)動方式的AGV控制系統(tǒng)包括上位機控制單元以及與上位機控制單元連接的AVG控制器，AVG控制器包括PLC控制模塊、視覺傳感器、CAN控制模塊和伺服電機驅(qū)動器，視覺傳感器輸出端與PLC控制模塊輸入端連接，PLC控制模塊通過CAN控制模塊與伺服電機驅(qū)動器連接，伺服電機驅(qū)動器用于控制連接伺服電機。PLC控制模塊通過視覺傳感器采集到車輛與規(guī)劃路徑的偏差信號，經(jīng)PLC控制單元分析處理后得到控制命令，然后通過CAN總線傳輸給伺服電機驅(qū)動器，由伺服電機驅(qū)動器控制伺服電機的運動，實現(xiàn)基于CAN總線驅(qū)動方式的AGV的自動控制。

AGV控制器采用CAN總線方式進行信息傳輸，實現(xiàn)了實時、正確地接收和發(fā)送用于控制的數(shù)據(jù)、速度、輸入輸出狀態(tài)等信息，完成靈活的，高精度的控制，特別適用于需要各車輪之間的協(xié)調(diào)同步應用。

附圖說明

圖1是本實用新型基于CAN總線驅(qū)動的AVG控制系統(tǒng)連接示意圖；

圖2是以AGV控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是PLC控制模塊邏輯框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合對本實用新型的具體實施方式做進一步的說明。

本實用新型的基于CAN總線驅(qū)動的AVG控制系統(tǒng)的實施例

如圖1所示，本實施例中的基于CAN總線驅(qū)動的AVG控制系統(tǒng)包括上位機控制單元以及與上位機控制單元連接的AVG控制器，AGV控制器用于控制連接AGV車輛上的伺服電機，并與安裝在伺服電機上的選轉(zhuǎn)編碼器連接，以采集車輛伺服電機的實時轉(zhuǎn)速。上位機控制單元采用通用PC主機，具有高通用性、高可靠性、接口自由擴展、低功耗、開發(fā)周期短等特點。AVG控制器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括PLC控制模塊、視覺傳感器、CAN控制模塊和伺服電機驅(qū)動器，其中視覺傳感器用于安裝在AGV車輛上，以采集車輛的導航路徑信號，該視覺傳感器的輸出端與PLC控制模塊輸入端連接，PLC控制模塊通過CAN控制模塊與伺服電機驅(qū)動器連接，PLC控制模塊生成的控制指令通過CAN控制模塊發(fā)送給伺服電機驅(qū)動器，以實現(xiàn)CAN總線驅(qū)動，伺服電機驅(qū)動器根據(jù)收到的CAN總線驅(qū)動信號來控制伺服電機。伺服電機驅(qū)動器所連接的伺服電機可以為多個，本實施例中的伺服電機驅(qū)動器上控制連接的伺服電機有4個，分別對應AGV車輛的四個車輪，PLC控制模塊可通過CAN總線控制模塊與伺服電機驅(qū)動器采集各個電機的狀態(tài)。

PLC控制模塊的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括CPU單元、Profibus單元、CAN通訊單元、Profinet單元和RS485單元，Profibus單元、CAN通訊單元、Profinet單元和RS485單元均通過K總線與CPU單元連接。其中Profibus單元為串行通信接口，視覺傳感器通過該Profibus單元與CPU單元連接，用于采集所規(guī)劃完成的路徑信號并傳給CPU；Profinet單元是編寫用戶定制功能程序接口，同時可留用掛接外部設備；CAN通訊單元與CAN總線控制模塊相連接，由CAN總線控制模塊連接至電機驅(qū)動器，CAN通訊單元通過電機驅(qū)動器用于與安裝在電機軸的旋轉(zhuǎn)編碼器相連接，以采集實時轉(zhuǎn)子編碼器的值并將該值傳給CPU。RS485單元為工業(yè)標準結(jié)構(gòu)總線接口，其與上位機控制單元進行實時數(shù)據(jù)交互，在10毫秒控制周期內(nèi)，根據(jù)上位機控制命令控制AGV車輛運動，并對電機及各類傳感器狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行上傳，實現(xiàn)AGV車輛與上位機控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)的交互，實現(xiàn)車輛的自動控制功能。CAN總線傳輸速率最高可達到1Mbps，實現(xiàn)了實時、正確地接收和發(fā)送用于控制的數(shù)據(jù)、速度、輸入輸出狀態(tài)等信息，完成靈活的，高精度的控制，特別適用于需要各車輪之間的協(xié)調(diào)同步應用；CAN總線還可掛接對組下位組件，其中包括伺服電機，伺服電機是AGV車輛應用的首選，可非常準確控制速度、位置的精度，伺服電機轉(zhuǎn)速受控制器控制，能夠快速響應，在AGV車輛控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高等特性；PLC可編程，軟、硬件可靈活修改，可以滿足用戶進行定制產(chǎn)品的需求；PLC可以通過接口模塊掛接不同廠家的各種I/O模塊，擴展性高。

該AGV控制系統(tǒng)的工作原理為：AGV控制器通過CAN總線采集各伺服電機的工作狀態(tài)，通過視覺傳感器采集到車輛與規(guī)劃路徑的偏差信號，由CAN總線傳至PLC控制模塊進行分析處理后，得到控制命令，然后通過CAN總線控制伺服電機的運動，實現(xiàn)基于CAN總線驅(qū)動方式的AGV自動控制。

本實用新型的一種AGV車輛的實施例

本實施例中的AGV車輛如圖1所示，包括用于驅(qū)動車輛四個車輪的四個伺服電機和AGV控制系統(tǒng)，每個伺服電機的轉(zhuǎn)軸上均安裝有對應的旋轉(zhuǎn)編碼器，以采集各個電機的實時轉(zhuǎn)速，各伺服電機和旋轉(zhuǎn)編碼器均連接至AGV控制系統(tǒng)，如圖2所示，該AGV控制系統(tǒng)包括上位機控制單元以及與上位機控制單元連接的AVG控制器，AGV控制器控制連接AGV車輛上的伺服電機，并與安裝在伺服電機上的選轉(zhuǎn)編碼器連接，以采集車輛伺服電機的實時轉(zhuǎn)速。AVG控制器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括PLC控制模塊、視覺傳感器、CAN控制模塊和伺服電機驅(qū)動器，其中視覺傳感器用于安裝在AGV車輛上，以采集車輛的導航路徑信號，該視覺傳感器的輸出端與PLC控制模塊輸入端連接，PLC控制模塊通過CAN控制模塊與伺服電機驅(qū)動器連接，PLC控制模塊根據(jù)安裝在伺服電機轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)編碼器采集的信息和安裝在車輛上視覺傳感器采集的導航路徑信號生成的控制指令，并通過CAN控制模塊發(fā)送給伺服電機驅(qū)動器，以實現(xiàn)CAN總線驅(qū)動，伺服電機驅(qū)動器根據(jù)收到的CAN總線驅(qū)動信號來控制相應的伺服電機，以實現(xiàn)基于CAN總線驅(qū)動方式的AGV自動控制。