一种基于AGV的柔性输送系统及输送方法与流程

一种基于agv的柔性输送系统及输送方法
技术领域
1.本发明涉及agv技术领域，具体涉及一种基于agv的柔性输送系统及输送方法。


背景技术：

2.在工业生产或传统物流中转领域，由agv执行点到点的货物运输任务已经成为了该领域内自动化搬运中不可或缺的组成部分。但是面对需要执行高速、大批量转运或者需要灵活对接不同产线，传统agv搬运模式将面对很大的交通管理及调度压力，往往会造成在agv工作区域内的拥堵从而降低转送效率。
3.另外，虽然传统的输送机具备高速、大流量货物的输送能力，也可以通过输送机直接将出货站台与目标站台连接，但传统的输送机一般为固定装置，是一种硬连接，无法根据需要灵活变更所连接的出货站台与目标站台，而且输送机占用的物理空间在完成货物输送后难以得到释放，在某些有净空要求的工业场景，采用传统的输送机同样难以满足要求。
4.为了实现高速、大流量输送任务，且运输线可根据需求灵活可变，能够在需要时自动组建，不需要时自动撤离作业区间，这就需要一种输送能力强、灵活的、可自由组合的柔性输送线。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明提供了一种基于agv的柔性输送系统及输送方法，其原理是：采用多台背负有输送装置的agv首尾依次相连构成任意形状的输送线，连接出货站台和目标站台；当货物从出货站台的流出，并进入与出货站台相邻的第一台agv的输送装置时，输送装置上的光电检测传感器检测到货物，自动唤醒agv输送装置开始运转，货物便由第一台agv的输送装置输送到与之相邻的下一台agv的输送装置，依此类推，多台首尾相连的agv以接力的方式将货物输送到目标站台，在货物的输送过程中agv静止不动，仅agv输送装置运转,因此在大流量货物输送过程中，不会因agv的移动造成交通堵塞，而且有助于降低agv的功耗，还可根据生产计划动态调整所连接的出货站台和目标站，实现出货站台与目标站台之间的任意连接，具有灵活度高，输送效率高的特点。
6.具体地，本发明是这样实现的：
7.一种基于agv的柔性输送系统，包括：agv调度系统、仓库管理系统或仓库控制系统、多台agv首尾依次相连组成的柔性输送线、agv工作区和agv休息区，以及出货站台和目标站台，所述agv调度系统与仓库管理系统或仓库控制系统及agv通信连接，所述agv上设有可双向运转的输送装置；所述agv工作区位于出货站台和目标站台之间由多台agv首尾依次相连组成的柔性输送线所占区域。
8.进一步的，货物输送前，所述agv调度系统从所述agv休息区内调度多台agv进入工作区，并首尾依次相连，组成自出货站台到目标站台的柔性输送线；货物输送时，所述多台首尾相连的agv通过输送装置的运转依次将货物输送至目标站台，而agv处于不发生位移的静止状态。
9.进一步的，所述agv为可朝任意方向运动的全向agv。
10.进一步的，所述输送装置上设有光电传感器，所述光电传感器用于感应是否有货物到达。
11.本发明的另一方面，基于以上系统，提供了一种基于agv的柔性输送方法，包括以下步骤：
12.路径确定步骤：调度系统接收仓库管理系统告知的货物流向信息，确定所述货物流向对应的出货站台到目标站台的路径，然后基于该路径上的矢量点数量生成等量的任务指令；
13.调度步骤：将所述任务指令下发给休息区内的agv，每一条指令对应一台agv；
14.agv移动步骤：agv接收到任务指令后，移动到任务指令对应的矢量点，接收到任务指令的所有agv均到达对应矢量点后，组成一条由多台agv首尾依次相连的从出货站台到目标站台的柔性输送线；
15.输送步骤：调度系统收到各agv全部到达对应矢量点的信号后，告知仓库管理系统各agv就绪，仓库管理系统控制货物从出货站台流出，货物通过所述柔性输送线后，到达目标站台，输送完成后，仓库管理系统在没有新的输送任务时，仓库管理系统可通知调度系统将各agv调回休息区，释放工作区的物理空间。
16.进一步的，所述路径确定步骤包括：
17.预先完成出货站台到目标站台之间的路径规划并存储在调度系统中，调度系统接收仓库管理系统告知的货物流向后，直接调取存储的对应路径；或
18.调度系统接收到仓库管理系统告知的货物流向信息后，基于动态路径规划算法规划出货站台到目标站台的路径。
19.进一步的，所述基于动态路径规划算法规划出货站台到目标站台的路径的步骤包括：
20.初始曲线规划步骤：根据出货站台的控制点序列和目标站台的控制点序列规划出初始曲线；
21.agv数量确定步骤：根据agv的外形参数、相邻两台agv的间距和所述初始曲线的长度确定agv的数量；
22.曲线分割步骤：将所述初始曲线按与agv数量相等的分割点进行分割；
23.路径规划步骤：基于柔性路径算法，计算出受各分割点约束的光滑曲线p(i)，该曲线即为出货站台到目标站台的路径。
24.进一步的，所述曲线分割步骤，首个/最后一个分割点与出货/目标站台的间距l1满足：l/2《l1《l，分割点间的间距l2满足：2*l》l2《l，其中，l表示agv上的输送装置的输送距离；所述分割点即为agv工作时停靠的矢量点；
25.进一步的，所述路径规划步骤中，所述受各分割点约束的光滑曲线p(i)为：
[0026][0027]
其中，pi表示第i个矢量点；n表示曲线的次数；k表示曲线方程的阶数，u表示曲线参数,且k＝n 1。
[0028]
进一步的，所述出货站台的控制点序列为a1、a、a2，所述目标站台的控制点序列为b1、b、b2；其中，
[0029]
a表示出货站台靠近目标站台一侧的边缘点，a1表示直线la上与a点距离为d1的点；a2表示直线la上与a点距离为d2的点；直线la为过a点的一条直线，且直线la方向向量与a点的方向相同；
[0030]
b表示目标站台靠近出货站台一侧的边缘点；b1表示直线lb上与b点距离为d3的点；b2表示直线lb上与b点距离为d4的点；直线lb为过b点的一条直线，且直线lb方向向量与b点的方向相同；d1、d2、d3、d4的取值范围为100mm-1000mm。
[0031]
其原理是：采用多台背负有输送装置的agv首尾依次相连构成任意形状的输送线，连接出货站台和目标站台；当货物从出货站台的流出，并进入与出货站台相邻的第一台agv的输送装置时，输送装置上的光电检测传感器检测到货物，自动唤醒agv输送装置开始运转，货物便由第一台agv的输送装置输送到与之相邻的下一台agv的输送装置，依此类推，多台首尾相连的agv以接力的方式将货物输送到目标站台，在货物的输送过程中agv静止不动，仅agv输送装置运转,因此在大流量货物输送过程中，不会因agv的移动造成交通堵塞，而且有助于降低agv的功耗，还可根据生产计划动态调整所连接的出货站台和目标站，实现出货站台与目标站台之间的任意连接，具有灵活度高，输送效率高的特点。
[0032]
相比现有技术，本发明的有益效果介绍：
[0033]
(1)本发明提供的一种基于agv的柔性输送系统及输送方法，货物输送时，通过采用多台背负式agv首尾依次相连，构成输送线，输送完成后，agv解散，回到agv休息区，输送线自动消失，实现了在非工作期间对agv工作区物理空间的净空，有利于满足对工作区有净空要求的场景。
[0034]
(2)输送目标站台灵活多变，出货站台可对应多个目标站台，且出货站台和目标站台之间的对应关系可动态调整，当生产任务发生变化时，出货站台所对应的目标站台可随之调整，从而来构成不同的输送线，能够更加灵活的适应生产需求。
[0035]
(3)输送速度、效率高，货物从出货站台流出后经输送线输送到目标站台，货物输送的速度取决于agv上输送装置的运转速度，而非agv的移动速度，因此货物的输送效率远远高于依赖agv直接将货物从出货站台搬运至目标站台的速度，并且避免了因大规模、密集的agv移动而带来的交通堵塞问题。
附图说明
[0036]
图1为本发明提供的基于agv的柔性输送线的平面示意图；
[0037]
图2为本发明中agv的立体示意图；
[0038]
图3为本发明中agv的俯视示意图；
[0039]
图4为实施例1中出货站台与目标站台共线且agv停入休息区时的示意图；
[0040]
图5为实施例1中出货站台与目标站台共线且agv工作时的示意图；
[0041]
图6为实施例2中出货站台与多各目标站台对接且agv停入休息区时的示意图；
[0042]
图7为实施例2中控制点序列的示意图；
[0043]
图8为实施例2中出货站台与多各目标站台对接且agv工作时的示意图。
具体实施方式
[0044]
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0045]
如图1所示，本发明旨在提供一种基于agv的柔性输送系统，利用调度系统来调度安装有输送装置的agv，在工作时通过agv间的首尾依次连接组成的输送线，输送完成后，agv解散，返回休息区，输送线也随之消失，实现了在非工作期间对工作区物理空间的净空，在货物的输送过程中agv静止不动，仅agv的输送装置运转，相比直接采用agv进行移动搬运货物，避免了在集中大流量、高速货物流通时所带来的交通管理压力。不同数量的agv可组建成不同长度、不同形状的输送线，因此更加灵活多变，能够满足更为灵活的生产需求。
[0046]
agv调度系统与仓库管理系统或仓库控制系统及各agv建立无线通信连接，并存储有出货站台和各目标站台的坐标和角度。如图2、3所示，本技术中的agv为背负式agv，其上背负有可双向运转的输送装置2，输送装置2可以为辊道输送机、链式输送机、皮带输送机等。agv1底部安装有麦克纳姆轮3，可实现包括但不限于前进、后退、自旋、平移等任意方向的运动。如图3所示，输送装置2上设有光电传感器和反射片，光电传感器包括第一光电传感器41和第二光电传感器42，第一光电传感器41位于输送装置2的入口端，第二光电传感器42位于输送装置2的出口端，第一光电传感器41用于检测是否有货物进入输送装置2，第二光电传感器42用于是否有货物送出。当第二光电传感器42未检测到信号，且第一光电传感器41也未检测到新的货物流入，输送装置2则停止运行，进入节能状态，反复如此，实现货物从出货站台到目标站台的快速输送。
[0047]
所述仓库管理系统或仓库控制系统、出货站台、目标站台均为现有技术，本发明仅仅是利用这些现有的技术进行对接使用，对此不再进一步展开描述。
[0048]
实施例1
[0049]
如图4所示，在本实施例中，出货站台与目标站台共线，调度系统中存储有预先规划的出货站台到目标站台之间的路径，路径上有多个供agv停靠的矢量点，为保证货物的正常输送，若输送装置2的输送距离为l，则首个/最后一个矢量点与出货/目标站台的间距l1满足：l/2《l1《l，分割点间的间距l2满足：2*l》l2》l。
[0050]
优选的，相邻两台agv的输送装置2之间距离为50mm～300mm。
[0051]
具体地，调度系统到接收仓库管理系统告知的货物流向信息(即知道出货站台和目标站台位置)后，调取出预先存储的路径，然后根据该路径上的矢量点数量生成等量的任务指令，每个任务指令包括矢量点的坐标、角度、输送装置2的运转方向、运转速度。调度系统将任务指令下发给对应数量的agv，接到任务的agv从休息区内驶出，移动到相应位置，并调整好角度。如图5所示，待所有agv到位后，组成了一条由多台agv首尾依次相连的柔性输送线，调度系统收到各agv全部到达对应矢量点的信号后，告知仓库管理系统各agv就绪，仓库管理系统控制货物从出货站台流出，货物通过柔性输送线后，到达目标站台。输送完成后，仓库管理系统在没有新的输送任务时，仓库管理系统可通知调度系统又将各agv调回休息区，使工作区又回到净空状态。
[0052]
实施例2
[0053]
在本实施例中，如图6所示，出货站台与多个目标站台对接，调度系统接收到仓库管理系统告知的货物流向信息后(如得知货物要从出货站台输送到目标站台1)，先确定路径，具体包括：
[0054]
初始曲线规划步骤：根据出货站台的控制点序列和目标站台的控制点序列规划出初始曲线lc。如图7所示，出货站台的控制点序列为a1、a、a2，所述目标站台的控制点序列为b1、b、b2；其中，a表示出货站台靠近目标站台一侧的边缘点。其中，a1表示直线la上与a点距离为d1的点；a2表示直线la上与a点距离为d2的点；b表示目标站台靠近出货站台一侧的边缘点；b1表示直线lb上与b点距离为d3的点；b2表示直线lb上与b点距离为d4的点；直线la为过a点的一条直线，且直线la方向向量与a点的方向相同；直线lb为过b点的一条直线，且直线lb方向向量与b点的方向相同。
[0055]
优选的，d1＝d2，d3＝d4；d1、d2、d3、d4的取值范围为100mm-1000mm，d1、d2、d3、d4的大小受出货站台边缘点a和目标站台边缘点b之间的横纵坐标差，及agv输送装置长度l的影响。
[0056]
agv数量确定步骤：根据agv的外形参数(长、宽、高)和相邻两台agv的间距和初始曲线lc的长度确定agv的数量，agv数量为9个。
[0057]
曲线分割步骤：将初始曲线按与9个分割点进行分割，分割点即为agv工作时停靠的矢量点。
[0058]
路径规划步骤：基于柔性路径算法，计算出受各分割点约束的光滑曲线。光滑曲线p(i)具体为：
[0059][0060]
其中，pi表示第i个矢量点；n表示曲线的次数；k表示曲线方程的阶数，u表示曲线参数,且k＝n 1。
[0061]
在本技术中，取k＝4，0≤u≤1，经过某一矢量点的曲线由前一个矢量点、矢量点本身和后面两个矢量点共同来决定，即n 1＝4，n＝3。经过第i个矢量点的曲线pi(u)由n
0,4
(u)、n
1,4
(u)、n
2,4
(u)、n
3,4
(u)四段曲线来进行描述，即
[0062]
pi(u)＝n
0,4
(u)p
i-1
n
1,4
(u)pi n
2,4
(u)p
i 1
n
3,4
(u)p
i 2
[0063]
其中，
[0064][0065][0066][0067]
然后根据该曲线路径上的矢量点数量生成9个任务指令。调度系统将任务指令下发给9台agv，接到任务的agv从休息区内驶出，移动到相应位置，并调整好角度。如图8所示，待所有agv到位后，组成了一条由多台agv首尾依次相连的柔性输送线，调度系统收到各agv全部到达对应矢量点的信号后，告知仓库管理系统各agv就绪，仓库管理系统控制货物从出货站台流出，货物通过柔性输送线后，到达目标站台。输送完成后，仓库管理系统在没有新的输送任务时，仓库管理系统可通知调度系统又将各agv调回休息区，使工作区又回到净空状态。
[0068]
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。