用于RGV小车协同控制的系统及方法与流程

用于rgv小车协同控制的系统及方法
技术领域
1.本发明涉及移动机器人控制技术领域，具体地，涉及一种用于rgv小车协同控制的系统及方法。


背景技术：

2.目前针对rgv小车的控制方法主要提供对每台小车的移动和避障功能，当进行三个工件的装配时，需要三辆rgv小车协同运动完成工件之间的对接，由于各台rgv小车的控制器都有独立的时钟，因此在三辆rgv小车进行联动调整时，控制系统只给每台rgv小车发送运动指令无法保证三辆rgv小车的同步运动。
3.公开号为cn108810176a的发明专利，公开了一种rgv小车操控系统及其操控方法，包括rgv小车、手操器、wifi装置以及433无线装置，手操器具有人机交互模块、手操器控制装置及急停按钮，人机交互模块具有输入部，rgv小车具有小车控制装置以及执行机构；rgv小车操控系统，在第一操控模式下，手操器控制装置通过wifi装置实现与小车控制装置之间的信息交互；在第二操控模式下，手操器控制装置通过433无线装置实现与小车控制装置之间的信息交互。该方法只能完成对单台rgv小车的控制，无法实现对三辆rgv小车的协同控制。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于rgv小车协同控制的系统及方法。
5.根据本发明提供的一种用于rgv小车协同控制的系统及方法，所述方案如下：
6.第一方面，提供了一种用于rgv小车协同控制的系统，所述系统包括：
7.三车联动控制模块：把三辆小车分为主动rgv小车和两辆从动rgv小车，在两辆从动rgv小车前端安装测距传感器；主动rgv小车给两辆从动rgv小车发送小车跟随指令，通过时钟偏移确定两辆从动rgv小车开始运动的时刻，在小车行驶过程中由测距传感器实时检测两车行驶间距，并采用pid算法实现对小车行驶速度的控制，在调度、自动模式中均能使用三车联动控制；
8.调度模块：在调度模式下，rgv控制系统接收上层调度系统下发的小车移动命令，然后将调度系统下发的命令通过本系统与下层控制器已定义好的接口方式进行指令传输，最终实现rgv小车的移动；
9.自动模块：在自动模式下，rgv控制系统将在指令文件下提前定义好运动指令，并将这些运动指令按指定的顺序进行排放，并由操作员手动开启指令文件下指令运动流程，通过本系统与下层控制器提前定义好的接口方式，实现指令传输，最终实现rgv小车的移动；
10.半自动模块：在半自动模式下，rgv控制系统具有手动控制小车运动的功能；rgv小车在固定路线按照定点，定速，相对或绝对距离运动。
11.优选地，所述三车联动控制模块具体包括：由调度系统通过tcp协议给主动rgv小
车发送同步运动指令，主动rgv小车收到运动指令后，通过tcp协议给两辆从动rgv小车发送小车跟随指令，并记录从动rgv小车获取指令时间，两辆从动rgv小车收到指令以后反馈状态给主动rgv小车，并记录主动rgv小车获取指令的时间，最终计算出两辆从动rgv小车之间获取指令的时钟偏移，当主动rgv小车在某个时刻运动时，并通过获取的时钟偏移确定两辆从动rgv小车开始运动的时刻，在运动过程中，检测两车之间的间距，采用pid算法对小车进行速度控制，以满足两车间距要求。
12.优选地，所述采用pid算法对小车进行速度控制包括：pid三车联动控制流程采用增量式pid控制三辆小车之间的间距稳定，即通过对小车速度进行pid调节，达到对小车间距的调整；
13.增量式pid原理如下公式：
14.delta＝u(k)-u(k-1)
15.＝kp[e(k)-e(k-1) ki(e(k)) kd(e(k)-2e(k-1) e(k-2)]
[0016]
delta表示增量、kp表示比例系数、ki表示积分系数、kd表示微分系数、e(k)表示偏差。
[0017]
通过e(k)对给定比例系数，积分系数，微分系数进行调节。
[0018]
优选地，所述pid调节三车联动的过程如下：
[0019]
步骤s1：调度系统下达三车联动指令给主动车，此时主动车作为服务端，随后主动车作为客户端将跟随指令下发给从动车；
[0020]
步骤s2：采用测距传感器进行两车运动中的实时间距测量；
[0021]
步骤s3：主动小车收到上层系统发送的运动指令后，给两辆从动车发送小车跟随指令，并记录从动车获取指令时间；两辆从动车收到指令以后把状态反馈到主动车，并记录主动车获取指令的时间，最终计算出两辆从动车之间获取指令的时钟偏移，主动车在某个时刻运动时，并通过获取的时钟偏移确定两辆从动车开始运动的时刻；
[0022]
步骤s4：采用pid算法调节rgv小车速度以满足两车的间距要求，从而实现三车联动协同控制；
[0023]
优选地，所述步骤s4还包括：地面贴有减速码带和停止码带，小车行驶中通过车底pgv读头扫描到减速码带时，开始减速准备停车，当扫描到停止码带时，小车正式停止运动；为防止小车运动停止失效，系统设有最大安全间距，作为小车停止运动保护。
[0024]
第二方面，提供了一种用于rgv小车协同控制的方法，所述方法包括：
[0025]
三车联动控制步骤：把三辆小车分为主动rgv小车和两辆从动rgv小车，在两辆从动rgv小车前端安装测距传感器；主动rgv小车给两辆从动rgv小车发送小车跟随指令，通过时钟偏移确定两辆从动rgv小车开始运动的时刻，在小车行驶过程中由测距传感器实时检测两车行驶间距，并采用pid算法实现对小车行驶速度的控制，在调度、自动模式中均能使用三车联动控制；
[0026]
调度步骤：在调度模式下，rgv控制系统接收上层调度系统下发的小车移动命令，然后将调度系统下发的命令通过本系统与下层控制器已定义好的接口方式进行指令传输，最终实现rgv小车的移动；
[0027]
自动步骤：在自动模式下，rgv控制系统将在指令文件下提前定义好运动指令，并将这些运动指令按指定的顺序进行排序，该模式下，由操作员手动开启自定义命令的流程，
然后由软件自动与控制器交互完成自定义的rgv小车移动流程，最终实现rgv小车的移动；
[0028]
半自动步骤：在半自动模式下，rgv控制系统具有手动控制小车运动的功能；rgv小车在固定路线按照定点，定速，相对或绝对距离运动。
[0029]
优选地，所述三车联动控制步骤具体包括：由调度系统通过tcp协议给主动rgv小车发送同步运动指令，主动rgv小车收到运动指令后，通过tcp协议给两辆从动rgv小车发送小车跟随指令，并记录从动rgv小车获取指令时间，两辆从动rgv小车收到指令以后反馈状态给主动rgv小车，并记录主动rgv小车获取指令的时间，最终计算出两辆从动rgv小车之间获取指令的时钟偏移，当主动rgv小车在某个时刻运动时，并通过获取的时钟偏移确定两辆从动rgv小车开始运动的时刻，在运动过程中，检测两车之间的间距，采用pid算法对小车进行速度控制，以满足两车间距要求。
[0030]
优选地，所述采用pid算法对小车进行速度控制包括：pid三车联动控制流程采用增量式pid控制三辆小车之间的间距稳定，即通过对小车速度进行pid调节，达到对小车间距的调整；
[0031]
增量式pid原理如下公式：
[0032]
delta＝u(k)-u(k-1)
[0033]
＝kp[e(k)-e(k-1) ki(e(k)) kd(e(k)-2e(k-1) e(k-2)]
[0034]
delta表示增量、kp表示比例系数、ki表示积分系数、kd表示微分系数、e(k)表示偏差。
[0035]
通过e(k)对给定比例系数，积分系数，微分系数进行调节。
[0036]
优选地，所述pid调节三车联动的过程如下：
[0037]
步骤s1：调度系统下达三车联动指令给主动车，此时主动车作为服务端，随后主动车作为客户端将跟随指令下发给从动车；
[0038]
步骤s2：采用测距传感器进行三车之间的实时间距测量；
[0039]
步骤s3：主动小车收到上层系统发送的运动指令后，给两辆从动车发送小车跟随指令，并记录从动车获取指令时间；两辆从动车收到指令以后把状态反馈到主动车，并记录主动车获取指令的时间，最终计算出两辆从动车之间获取指令的时钟偏移，主动车在某个时刻运动时，并通过获取的时钟偏移确定两辆从动车开始运动的时刻；
[0040]
步骤s4：采用pid算法调节rgv小车速度以满足两车的间距要求，从而实现三车联动协同控制；
[0041]
优选地，所述步骤s4还包括：地面贴有减速码带和停止码带，小车行驶中通过车底pgv读头扫描到减速码带时，开始减速准备停车，当扫描到停止码带时，小车正式停止运动；为防止小车运动停止失效，系统设有最大安全间距，作为小车停止运动保护。
[0042]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0043]
1、通过采用tcp协议给两辆从动rgv小车发送小车跟随指令，记录从动rgv小车获取指令时间，两辆从动rgv小车收到指令以后反馈状态给主动rgv小车，记录主动rgv小车获取指令的时间，最终计算出两辆从动rgv小车之间获取指令的时钟偏移，解决了rgv小车之间的时钟不同步问题；
[0044]
2、通过采用在两辆从动rgv小车前端安装测距传感器的方式，在运动过程中，检测两车之间的间距，采用pid算法对小车进行速度控制，从而实现了三辆rgv小车之间的协同
控制。
附图说明
[0045]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0046]
图1为本发明整体系统框图；
[0047]
图2为三车联动控制流程图；
[0048]
图3为pid算法对小车进行速度控制示意图。
具体实施方式
[0049]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0050]
本发明实施例提供了一种用于rgv小车协同控制的系统，在三个工件的装配过程中，需要三辆rgv小车完成对工件的搬运和对接。参照图1和图2所示，三车联动控制模块、调度模块、自动模块以及半自动模块，具体如下：
[0051]
三车联动控制模块：把三辆小车分为主动rgv小车和两辆从动rgv小车，两辆从动rgv小车前端有安装测距传感器。
[0052]
由调度系统通过tcp协议给主动rgv小车发送同步运动指令，主动rgv小车收到运动指令后，通过tcp协议给两辆rgv小车发送小车跟随指令，并记录从动rgv小车获取指令时间，两辆从动rgv小车收到指令以后反馈状态给主动rgv小车，并记录主动rgv小车获取指令的时间，最终计算出两辆从动rgv小车之间获取指令的时钟偏移，当主动rgv小车在某个时刻运动时，并通过获取的时钟偏移确定两辆rgv小车开始运动的时刻，在运动过程中，检测两车之间的间距，采用pid算法对小车进行速度控制，以满足两车间距要求。本实施例中rgv小车之间的监测距离可以在软件中设置，检测距离范围30～50mm。在调度或自动模式中均可使用三车联动控制。
[0053]
调度模块：在调度模式下，rgv控制系统接收上层调度系统下发的小车移动命令，然后将调度系统下发的命令通过本系统与下层控制器已定义好的接口方式进行指令传输，最终实现rgv小车的移动。
[0054]
自动模块：在自动模式下，rgv控制系统将在指令文件下提前定义好运动指令，并将这些运动指令按指定的顺序进行排序。该模式下，由操作员手动开启自定义命令的流程，然后由软件自动与控制器交互完成自定义的rgv小车移动流程，最终实现rgv小车的移动；
[0055]
半自动模块：在半自动模式下，rgv控制系统具有手动控制小车运动的功能。rgv小车可以在固定路线按照定点，定速，相对或绝对距离运动。
[0056]
参照图3所示，其中，采用pid算法对小车进行速度控制包括：pid三车联动控制流程采用增量式pid控制三辆小车之间的间距稳定，即通过对小车速度进行pid调节，达到对小车间距的调整。
[0057]
增量式pid原理如下公式：
[0058]
delta＝u(k)-u(k-1)
[0059]
＝kp[e(k)-e(k-1) ki(e(k)) kd(e(k)-2e(k-1) e(k-2)]
[0060]
delta表示增量、kp表示比例系数、ki表示积分系数、kd表示微分系数、e(k)表示偏差。
[0061]
通过e(k)对给定比例系数，积分系数，微分系数进行调节。
[0062]
pid调节三车联动的过程如下：
[0063]
步骤s1：调度系统(客户端)下达三车联动指令给主动车，此时主动车作为服务端，随后主动车作为客户端将跟随指令下发给从动车(服务端)。
[0064]
步骤s2：采用测距传感器进行两车运动中的实时间距测量。
[0065]
步骤s3：主动小车收到上层系统发送的运动指令后，给两辆从动车发送小车跟随指令，并记录从动车获取指令时间。两辆从动车收到指令以后把状态反馈到主动车，并记录主动车获取指令的时间，最终计算出两辆从动车之间获取指令的时钟偏移，主动车在某个时刻运动时，并通过获取的时钟偏移确定两辆从动车开始运动的时刻。
[0066]
步骤s4：采用pid算法调节rgv小车速度以满足两车的间距要求，从而实现三车联动协同控制。
[0067]
本发明实施例提供了一种用于rgv小车协同控制的系统及方法，主动rgv小车通过tcp协议给两辆从动rgv小车发送小车跟随指令，记录从动rgv小车获取指令时间，两辆从动rgv小车收到指令以后反馈状态给主动rgv小车，记录主动rgv小车获取指令的时间，最终计算出两辆从动rgv小车之间获取指令的时钟偏移，解决了rgv小车之间的时钟不同步问题。通过采用在两辆从动rgv小车前端安装测距传感器的方式，在运动过程中，检测两车之间的间距，采用pid算法对小车进行速度控制，从而实现了三辆rgv小车之间的协同控制。
[0068]
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
[0069]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。