專利名稱：基于總線控制方式的agv控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于移動機器人技術(shù)領域，尤其是一種基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
AGV是一種以電池為動力、裝有非接觸導向裝置和獨立尋址系統(tǒng)的無人駕駛自動化搬運車輛，其在計算機的監(jiān)控下，按指令自主駕駛，自動沿著規(guī)定的導引路徑行使，到達指定地點，完成一系列作業(yè)任務。AGV本體控制系統(tǒng)的組成可以有兩種組合方式，一種是比較簡單的方式，如微處理器+外設，由它們的控制單元、運算單元、存儲單元和時鐘等直接控制外設，這里以ARM+外
設、DSP+外設為例，雖然它們在理論上是可行的，但是在高實時性，短控制周期、穩(wěn)定性、可靠性、快速高效、低功耗、靈活擴展、外形緊湊、最小占用空間上都存在很多問題第一個問題是難于實現(xiàn)實時、正確地接受和發(fā)送用于控制的位置數(shù)據(jù)，速度數(shù)據(jù)，輸進輸出狀態(tài)等信息，從而完成AGV的非常靈活和高精度的運動控制；第二個問題是難于實現(xiàn)掛接AGV所需要的各種高精度外設，如伺服電機；第三個問題是難于實現(xiàn)軟、硬件在一定程度上可修改，按照用戶需求定制AGV產(chǎn)品；第四個問題是難于實現(xiàn)整個系統(tǒng)很小的功耗、極高的可靠性、模塊的可自由擴展性。第二種方式是AGV本體控制系統(tǒng)的三層架構(gòu)的方式高性能微處理器+高性能接口板+外設。鑒于目前國內(nèi)AGV開發(fā)尚處于初級階段，相關廠家在以上第二種方式的開發(fā)應用上都遠遠未能達到實際應用的要求，本發(fā)明正是基于填補國內(nèi)這一空白的技術(shù)背景下而研發(fā)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實時性高、穩(wěn)定性強的基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)，包括上位機控制單元、AGV接口板、伺服電機和絕對值編碼器，AGV接口板通過MECHATR0LINK2總線與驅(qū)動AGV車輪轉(zhuǎn)動的一組伺服電機相連接，AGV接口板與陀螺儀、加速度計相連接，AGV接口板與安裝在車軸上的一組絕對值編碼器相連接，AGV接口板還與上位機控制單元相連接進行實時數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)對AGV的控制功能。而且，所述的AGV接口板包括FPGA控制模塊、陀螺儀、加速度計和MECHATR0LINK2總線控制模塊，F(xiàn)PGA控制模塊與陀螺儀、加速度計相連接，與一組絕對值編碼器相連接，F(xiàn)PGA控制模塊與MECHATR0LINK2總線控制模塊相連接，該總線控制模塊通過MECHATR0LINK2總線與驅(qū)動AGV運動的一組伺服電機相連接，F(xiàn)PGA控制模塊與上位機控制單元相連接。
而且，所述的FPGA控制模塊包括MicroBlaze CPU、SPI單元、SSI單元、ISA單元、EPC單元、GPIO單元，MicroBlaze CPU與SPI單元、SSI單元、ISA單元、EPC單元及GPIO單元通過PLB總線相連接，SPI單元與陀螺儀、加速度計相連接，SSI單元與絕對值編碼器相連接，EPC總線擴展器單元及GPIO總線擴展器單元與MECHATR0LINK2總線控制模塊相連接，所述的ISA單元與上位機控制單元相連接。而且，所述的上位機控制單元采用的是PC104主板。 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明采用上位機控制單元+接口板+伺服電機的三層AGV本體控制體系，每一層都體現(xiàn)了配置上的優(yōu)化I、上位機控制單元采用PC104主板具有小尺寸、高可靠性、模塊可自由擴展、低功耗、堆棧式連接(PC104系統(tǒng)在形式上采用了多個功能模塊板進行互相堆棧的形式，并且 占用空間非常小，功耗也比傳統(tǒng)PC低得多。堆棧的形式帶來了系統(tǒng)升級的便利性和系統(tǒng)高度的可靠性。)、開發(fā)周期短等特點。2、AGV接口板A、數(shù)據(jù)傳輸速率高。CAN總線傳輸速率最高位1Mbps，而MECHATR0LINK2總線傳輸速率為10Mbps。B、MECHATR0LINK2總線實現(xiàn)了實時、正確地接受和發(fā)送用于控制的位置數(shù)據(jù)，速度數(shù)據(jù)，輸進輸出狀態(tài)等信息，完成靈活的，高精度的運動控制，特別適用于需要各軸間的協(xié)調(diào)同步和插補控制的應用；C、MECHATR0LINK2總線還可連接豐富的組件，其中包括伺服電機。伺服電機是AGV的首選可使控制速度，位置精度非常準確，伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性；D、FPGA可編程，軟、硬件在一定程度上可修改(通過硬件描述語言)。具有Soc片上系統(tǒng)的特點可以按照用戶需求進行定制產(chǎn)品；FPGA還具有IO管腳多的特點，可以很容易掛接不同IO外設。3、伺服電機伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)連接示意圖；圖2是以FPGA接口板為核心的AGV控制系統(tǒng)連接示意圖；圖3是FPGA控制模塊內(nèi)部邏輯框圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述一種基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)，如圖I，包括上似機控制單兀、AGV接口板、伺服電機和絕對值編碼器。AGV接口板通過MECHATR0LINK2總線與驅(qū)動AGV車輪轉(zhuǎn)動的一組伺服電機相連接用于采集各個伺服電機的工作狀態(tài)，AGV接口板與陀螺儀、加速度計相連接用于采集陀螺儀偏差信號(角速率)和加速度計的加速度信號；AGV接口板與安裝在車軸上的一組絕對值編碼器相連接用于采集絕對編碼值。AGV接口板通過以太網(wǎng)與上位機控制單元進行實時數(shù)據(jù)交互，在I毫秒控制周期內(nèi)，根據(jù)上位機控制命令進行電機命令的下發(fā)和電機狀態(tài)以及傳感器狀態(tài)的上傳，從而實現(xiàn)對AGV的自動控制功能。 AGV接口板采用基于FPGA的AGV接口板，如圖2及圖3所示，包括FPGA控制模塊、陀螺儀、加速度計和MECHATR0LINK2總線控制模塊。所述的FPGA控制模塊包括CPU、SPI單元、SSI單元、ISA單元、EPC單元、GPIO單元，上述SPI單元、SSI單元、ISA單元、EPC單元及GPIO單元均為FPGA內(nèi)部的IP核，上述IP核通過PLB總線與CPU相連接。其中SPI單元為串行通信接口 IP核，其與陀螺儀、加速度計相連接用于采集陀螺儀偏差信號(角速率)和加速度計的加速度信號并傳給CPU。SSI單元是同步串行接口的IP核，其與安裝在車軸的一組絕對值編碼器相連接用于采集絕對編碼值并將該絕對編碼值傳送給CPU。EPC單元及GPIO單元與MECHATR0LINK2總線控制模塊相連接，該總線控制模塊通過MECHATR0LINK2總線與驅(qū)動AGV運動的一組伺服電機相連接，CPU通過MECHATR0LINK2總線控制模塊采集各個伺服電機的狀態(tài)。ISA單元為工業(yè)標準結(jié)構(gòu)總線接口 IP核，其與上位機控制單元進行 實時數(shù)據(jù)交互，在I毫秒控制周期內(nèi)，根據(jù)上位機控制命令進行伺服電機命令的下發(fā)和伺服電機狀態(tài)以及傳感器狀態(tài)的上傳，從而實現(xiàn)對AGV的自動控制功能。AGV控制系統(tǒng)的工作過程為該AGV接口板通過MECHATR0LINK2總線采集各種伺服電機的工作狀態(tài)，通過單片機或SSI接口采集安裝在車軸上的絕對值編碼器的編碼值，通過陀螺儀、加速度計采集陀螺儀偏差信號(角速率)和加速度計的加速度信號，由AGV接口板上傳至上位機控制單元進行分析處理后，得到下一周期命令，然后通過MECHATR0LINK2總線控制伺服電機的工作，實現(xiàn)對AGV的自動控制功能。需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)，其特征在于包括上位機控制單元、AGV接口板、伺服電機和絕對值編碼器，AGV接口板通過MECHATR0LINK2總線與驅(qū)動AGV車輪轉(zhuǎn)動的一組伺服電機相連接，AGV接口板與陀螺儀、加速度計相連接，AGV接口板與安裝在車軸上的一組絕對值編碼器相連接，AGV接口板還與上位機控制單元相連接進行實時數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)對AGV的控制功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)，其特征在于所述的AGV接口板包括FPGA控制模塊、陀螺儀、加速度計和MECHATR0LINK2總線控制模塊，F(xiàn)PGA控制模塊與陀螺儀、加速度計相連接，與一組絕對值編碼器相連接，F(xiàn)PGA控制模塊與MECHATR0LINK2總線控制模塊相連接，該總線控制模塊通過MECHATR0LINK2總線與驅(qū)動AGV運動的一組伺服電機相連接，F(xiàn)PGA控制模塊與上位機控制單元相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)，其特征在于所述的FPGA控制模塊包括MicroBlaze CPU、SPI單元、SSI單元、ISA單元、EPC單元、GPIO單元，MicroBlaze CPU與SPI單元、SSI單元、ISA單元、EPC單元及GPIO單元通過PLB總線相連接，SPI單元與陀螺儀、加速度計相連接，SSI單元與絕對值編碼器相連接，EPC總線擴展器單元及GPIO總線擴展器單元與MECHATR0LINK2總線控制模塊相連接，所述的ISA單元與上位機控制單元相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)，其特征在于所述的上位機控制單元采用的是PC104主板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于總線控制方式的AGV控制系統(tǒng)，包括上位機控制單元、安裝在AGV車上的AGV接口板、伺服電機和絕對值編碼器，AGV接口板通過總線方式與驅(qū)動AGV車輪轉(zhuǎn)動的一組伺服電機相連接，AGV接口板與陀螺儀、加速度計相連接，AGV接口板與安裝在車軸上的一組絕對值編碼器相連接，AGV接口板還與上位機控制單元相連接進行實時數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)對AGV的控制功能。本發(fā)明采用以FPGA為核心的AGV接口板并通過MECHATROLINK2總線與一組驅(qū)動AGV運動的伺服電機相連接，有效地防止了外界干擾，能夠?qū)崟r、快速、準確地控制和獲取伺服電機的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對AGV運動的自動控制功能，保證了控制的實時性和穩(wěn)定性，可廣泛用于AGV領域。
文檔編號G05D1/02GK102722174SQ20121023303
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者趙哲 申請人:無錫普智聯(lián)科高新技術(shù)有限公司