一种AGV设备辅助配送系统及其协同处理方法与流程
本发明涉及agv设备应用或服务面向的工业化领域，特别涉及一种agv设备辅助配送系统及其协同处理方法。
背景技术：
1、自动导引车(agv)由计算机控制，尽管具有上位控制系统、导引系统、通讯系统和充(供)电系统等诸多子系统，但面对工业作业场景多样性决定了agv不可能仅靠内置系统及时、准确完成所有任务。要应对这些现实情况，对agv系统和算力提出了极高的要求。
2、现有的agv系统在一些复杂应用中完成任务时，仅靠内置系统难以达到对人力的合理有效利用，造成大量人力成本浪费。另外，在一些实际工作场景中，人机系统任务有时候错综复杂，工作量大、难度高，在这类复杂应用场景中，agv如何高效、稳定、安全地与外部系统和设备进行协同工作是当前agv应用需要解决的难点技术问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
2、本发明提供一种agv设备辅助配送系统，包括受控单元、hmi、agv设备呼叫器、条件传感器、警示设备、边缘计算主控单元以及基于边缘计算主控单元运行的物联网关软件执行体、驱动软件执行体、i/o监控执行体；
3、所述受控单元，用于协助agv设备工作，与agv设备通过配合机构进行连接，所述配合机构包括纯机构或内置电子器件的机构；
4、hmi，用于感知设备与机构上电状态和故障状态，将针对受控单元的指令和查询工作状态信息发送至边缘计算主控单元；
5、agv设备呼叫器，用于接收hmi针对agv设备的呼叫指令或查询agv移动状态指令，或用于移动agv设备调用agv系统接口；agv设备呼叫器3属于agv设备接口的一种软件接口，agv设备类型不同以及接口软件实现不同如设备软件类型或云平台类型，需要系统服务软件进行相对应的适配；
6、条件传感器，用于所述边缘计算主控单元根据接收指令产生执行路径后在下一个驱动指令执行之前接收多路传感数据形成判定规则，并运用判定规则对驱动算法进行条件干预，进而影响受控单元的运动效果；
7、警示设备，用于提示、警示或告警用户；
8、边缘计算主控单元，用于为物联网关软件执行体、驱动软件执行体、i/o监控执行体以及为各执行体的嵌入式操作系统运行时环境提供所需要的必备算力，支撑各个独立执行体之间协同通信，完成输入指令执行路径对应关系或状态信息采集动作；
9、物联网关软件执行体，用于将来自hmi的操作指令消息解析并转发至驱动软件执行体，通过用户操作hmi，物联网关软件执行体带动驱动软件执行体执行命令；
10、驱动软件执行体，用于驱动驱动机构执行驱动指令；
11、i/o监控执行体，用于监测边缘计算设备上电伊始传感器检测到的设备、系统或机构状态信息和条件传感器光电变化信号变化，并及时向驱动软件执行体报告信号状况变化信息；其中，所述传感器包括条件传感器以及根据工程需要使用其它用途传感器。
12、条件传感器、警示设备与边缘计算主控单元通过计算机信号连接；agv设备呼叫器与边缘计算主控单元可通过计算机信号连接或通过边缘计算主控单元的操作系统网络通信接口连接；agv设备呼叫器与agv设备通过agv系统软件通讯接口连接；hmi与agv呼叫器通过呼叫通讯接口连接；hmi与边缘计算主控单元通过软件系统通信接口连接；受控单元与边缘计算主控单元通过机械结构连接；所述物联网关软件执行体、驱动软件执行体、i/o监控执行体之间通信连接；
13、用户操作hmi选择项和工位按钮后，hmi将操作指令消息打包发送至消息代理，消息代理再将打包的操作指令消息转发给边缘计算主控单元，所述边缘计算主控单元处理接收到的消息通过物联网关执行体首次解析消息并带动驱动软件执行体进一步解析消息，驱动软件执行体将解析出的指令通过通信链路下发，然后将分解得到的驱动指令发送至驱动机构，驱动机构完成指令后驱动软件执行体检查指令是否正常执行，而后再决定是否接着执行驱动机构的指令；驱动机构执行驱动指令之前驱动软件执行体触发警示设备，驱动机构执行驱动指令之后驱动软件执行体立即触发定时机制，然后驱动机构完成要求的驱动指令，驱动指令执行期间，i/o监控执行体实时监控边缘计算设备所有条件传感器光电变化信号，i/o监控执行体将光电变化信号上报给驱动软件执行体，驱动软件执行体根据实时接收到的所有条件传感器更新信息形成判定规则，从而判定驱动机构执行过的动作是否精准，然后运用判定规则做出信息反馈结果；agv设备根据agv呼叫器呼叫按照任务路线行进到指定位置；驱动软件执行体根据第一次驱动执行反馈结果决定是否将执行结果反馈至hmi，以提示完成本次驱动指令；若第一次驱动执行完成则二次触发警示设备以及二次驱动机构或装置；在不断往复的周期性的指令执行操作中，当一个周期内的指令粒度存在非对称驱动操作指令时，驱动软件执行体根据实时接收到的条件传感器信息更新多次产生判定规则，多次运用判定规则适时产生反馈信息，多次下发并开始执行驱动指令后或每次下发开始执行驱动指令后做好定时机制。优选的，判定规则是驱动算法发生作用的输入条件或者决定了是否执行下一个驱动指令；判定规则是通过汇集各个传感器采集的数据信息形成的；
14、优选的，边缘计算主控单元处理消息的同时，hmi触发agv设备呼叫器呼叫agv设备，agv设备按照呼叫的行进路线运行到目标位置。
15、所述agv设备按照任务路线行进到指定位置后边缘计算主控单元可再次从hmi获取操作指令；在正常运行过程中会多次反复发生驱动动作，驱动动作不一定是相同的。
16、进一步的，用户的操作指令包括agv移动指令、驱动机构指令、系统获取状态指令、日志信息获取指令以及手动操作单项指令。
17、优选的，用户的操作指令的下发模式包括自动模式或手动模式；手动模式可以是单步或分步或分阶段操作，用于测试或诊断或校准目的的操作，以及从周期性操作指令拆解出的指令操作；自动模式可以是为完成一个配送子任务的一系列指令集合或一个或多个操作周期的周期性指令集合，其中，下发的指令集合封装成的消息体可被物联网关执行体和驱动软件执行体逐步拆解出指令继续下发。
18、进一步的，所述驱动软件执行体将物联网关软件执行体下发的指令进一步分解，通过can/canopen通信链路下发，其中，所述通信链路包括对下硬件驱动器的can/canopen接口、对内各驱动执行体之间的mqtt和tcp协议的接口以及对外mqtt和http协议的接口。
19、进一步的，所述驱动软件执行体还设有定时机制，用于监测系统故障或关键指令执行超时，一旦超过定时机制限制条件，则立即反馈并根据故障严重程度驱动警示设备输出信号以引起用户警觉，反馈形式以辅助配送系统内置定义错误码方式发出，例如定时机制启用监测系统故障，当系统出现故障则以系统内置定义错误码方式发出。
20、进一步的，所述边缘计算主控单元若接收到受控单元确认完成指令的信息，则向一个或多个警示设备发送指定信号，用以对用户进行提示、警示或告警。
21、进一步的，判定规则是指驱动软件执行体收到一个或多个条件传感器数据信息，综合分析多个条件后形成的规则集，用来作为驱动软件执行体中驱动算法的有效输入。
22、进一步的，所述agv设备的电池为边缘计算主控设备供给电源，当触发电源按钮，在边缘计算主控单元的主控嵌入式操作系统完成自举启动后，物联网关软件执行体、驱动软件执行体和i/o监控执行体以操作系统标准服务软件形式依照次序启动。
23、本发明还提供一种边缘计算设备，所述边缘计算设备应用在agv设备辅助配送系统中，所述边缘计算设备是软/硬件和机构一体设备，内设有主控嵌入式操作系统；
24、所述边缘计算设备包括边缘计算主控单元以及agv接口以及多个分布式计算的多个边缘计算设备；
25、还包括通信类元器件、条件传感器、警示类部件、运动控制部件、受控单元辅助部件以及数据缓存类元器件中的一个或多个，所述边缘计算主控单元可通过主控单元集成或通过电子接口usb与通信类元器件连接；边缘计算主控单元的离散i/o接口通过光电耦合器件与条件传感器、数据缓存类元器件连接；边缘计算主控单元的离散i/o接口通过电平转换元器件可与警示类部件连接；边缘计算主控单元的通过can接口与运动控制部件连接；边缘计算主控单元通过机械结构与受控单元辅助部件连接。
26、进一步的，所述通信类元器件、条件传感器、警示类部件、运动控制部件、受控单元辅助部件以及数据缓存类元器件相对独立设置。
27、本发明提供一种agv设备辅助配送系统的协同处理方法，包括：
28、用户操作hmi选择项和工位按钮后，hmi将操作指令消息打包发送至消息代理，消息代理再将打包的操作指令消息转发给边缘计算主控单元，所述边缘计算主控单元处理接收到的消息通过物联网关执行体首次解析消息并带动驱动软件执行体进一步解析消息，驱动软件执行体将解析出的指令通过通信链路下发，然后将分解得到的驱动指令发送至驱动机构，驱动机构完成指令后驱动软件执行体检查指令是否正常执行，而后再决定是否接着执行驱动机构的指令；驱动机构执行驱动指令之前驱动软件执行体触发警示设备，驱动机构执行驱动指令之后驱动软件执行体立即触发定时机制，然后驱动机构完成要求的驱动指令，驱动指令执行期间，i/o监控执行体实时监控边缘计算设备所有条件传感器光电变化信号，i/o监控执行体将光电变化信号上报给驱动软件执行体，驱动软件执行体根据实时接收到的所有条件传感器更新信息形成判定规则，从而判定驱动机构执行过的动作是否精准，然后运用判定规则做出信息反馈结果(即驱动机构执行结果)；agv设备根据agv呼叫器呼叫按照任务路线行进到指定位置；驱动软件执行体根据第一次驱动执行反馈结果决定是否将执行结果反馈至hmi，以提示完成本次驱动指令；若第一次驱动执行完成则二次触发警示设备以及二次驱动机构或装置；在不断往复的周期性的指令执行操作中，当一个周期内的指令粒度存在非对称驱动操作指令时，驱动软件执行体根据实时接收到的条件传感器信息更新多次产生判定规则，多次运用判定规则适时产生反馈信息，多次下发并开始执行驱动指令后或每次下发开始执行驱动指令后做好定时机制。
29、本发明具有以下有益效果：
30、(1)本发明包括软硬件一体边缘计算主控单元，可以满足复杂应用场景下对agv功能和算力的要求，助力agv设备提供高效、稳定、安全的软件解决方案，带动或推动agv配套设施的进化与发展，进而提高agv设备整体服务质量和业务水平；
31、(2)本发明中的边缘计算主控单元包括agv接口以及多个参与分布式计算的多个边缘计算设备，可以和外部计算机和agv设备直接或间接通信，作为agv设备有力的功能和算力模型补充，提高了系统的整体应对业务实用性；
32、(3)本发明采用了开放式结构，可以选配的部件包括主控芯片，辅算元器件，不同种类传感器，灵活定制机构等，追求软硬件一体化最优设计方案，用以灵活应对agv设备面向不同工业领域的使用要求，满足各种复杂场景下的agv服务算力需求，具有很好的适应性，且更可靠，更易维护，提高人机协作水平和效率，节省配送人力效能，能够实现对agv设备及系统的有力补充。
技术特征：
1.一种agv设备辅助配送系统，其特征在于，包括受控单元、hmi、agv设备呼叫器、条件传感器、警示设备、边缘计算主控单元以及基于边缘计算主控单元运行的物联网关软件执行体、驱动软件执行体、i/o监控执行体；
2.根据权利要求1所述的一种agv设备辅助配送系统，其特征在于，用户的操作指令包括agv移动指令、驱动机构指令、系统获取状态指令、日志信息获取指令以及手动操作单项指令。
3.根据权利要求1所述的一种agv设备辅助配送系统，其特征在于，所述驱动软件执行体将物联网关软件执行体下发的指令进一步分解，通过can/canopen通信链路下发，其中，所述通信链路包括对下硬件驱动器的can/canopen接口、对内各驱动执行体之间的mqtt和tcp协议的接口以及对外mqtt和http协议的接口。
4.根据权利要求1所述的一种agv设备辅助配送系统，其特征在于，所述驱动软件执行体还设有定时机制，用于监测系统故障或关键指令执行超时，一旦超过定时机制限制条件，则立即反馈并根据故障严重程度驱动警示设备输出信号以引起用户警觉，反馈形式以系统内置定义错误码方式发出。
5.根据权利要求1所述的一种agv设备辅助配送系统，其特征在于，所述边缘计算主控单元若接收到受控单元确认完成指令的信息，则向一个或多个警示设备发送指定信号，用以对用户进行提示、警示或告警。
6.根据权利要求1所述的一种agv设备辅助配送系统，其特征在于，所述判定规则是指驱动软件执行体收到一个或多个条件传感器数据信息，综合分析多个条件后形成的规则集，用来作为驱动软件执行体中驱动算法的有效输入。
7.根据权利要求1所述的一种agv设备辅助配送系统，其特征在于，所述agv设备的电池为边缘计算主控设备供给电源，当触发电源按钮，在边缘计算主控单元的主控嵌入式操作系统完成自举启动后，物联网关软件执行体、驱动软件执行体和i/o监控执行体以操作系统标准服务软件形式依照次序启动。
8.一种边缘计算设备，其特征在于，所述边缘计算设备应用在权利要求1-7中任一所述的agv设备辅助配送系统中，
9.根据权利要求8所述的一种边缘计算设备，其特征在于，所述通信类元器件、条件传感器、警示类部件、运动控制部件、受控单元辅助部件以及数据缓存类元器件相对独立设置。
10.一种agv设备辅助配送系统的协同处理方法，其特征在于，协同处理方法适用于权利要求1-8中任一所述的agv设备辅助配送系统，协同处理方包括：用户操作hmi选择项和工位按钮后，hmi将操作指令消息打包发送至消息代理，消息代理再将打包的操作指令消息转发给边缘计算主控单元，所述边缘计算主控单元处理接收到的消息通过物联网关执行体首次解析消息并带动驱动软件执行体进一步解析消息，驱动软件执行体将解析出的指令通过通信链路下发，然后将分解得到的驱动指令发送至驱动机构，驱动机构完成指令后驱动软件执行体检查指令是否正常执行，而后再决定是否接着执行驱动机构的指令；驱动机构执行驱动指令之前驱动软件执行体触发警示设备，驱动机构执行驱动指令之后驱动软件执行体立即触发定时机制，然后驱动机构完成要求的驱动指令，驱动指令执行期间，i/o监控执行体实时监控边缘计算设备所有条件传感器光电变化信号，i/o监控执行体将光电变化信号上报给驱动软件执行体，驱动软件执行体根据实时接收到的所有条件传感器更新信息形成判定规则，从而判定驱动机构执行过的动作是否精准，然后运用判定规则做出信息反馈结果；agv设备根据agv呼叫器呼叫按照任务路线行进到指定位置；驱动软件执行体根据第一次驱动执行反馈结果决定是否将执行结果反馈至hmi，以提示完成本次驱动指令；若第一次驱动执行完成则二次触发警示设备以及二次驱动机构或装置；在不断往复的周期性的指令执行操作中，当一个周期内的指令粒度存在非对称驱动操作指令时，驱动软件执行体根据实时接收到的条件传感器信息更新多次产生判定规则，多次运用判定规则适时产生反馈信息，多次下发并开始执行驱动指令后或每次下发开始执行驱动指令后做好定时机制。
技术总结
本发明涉及AGV设备应用或服务面向的工业化领域，提供一种AGV设备辅助配送系统及其协同处理方法，包括受控单元、HMI、AGV设备呼叫器、条件传感器、警示设备、边缘计算主控单元以及基于边缘计算主控单元运行的物联网关软件执行体、驱动软件执行体、I/O监控执行体；边缘计算主控单元为硬件一体，可以满足复杂应用场景下对AGV功能和算力的要求，助力AGV设备提供高效、稳定、安全的软件解决方案，带动或推动AGV配套设施的进化与发展，进而提高AGV设备整体服务质量和业务水平。
技术研发人员：李凤宪
受保护的技术使用者：云机时代（上海）智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23