1 系統(tǒng)概述

　　智能物流導引系統(tǒng)由遠程控制計算機及應用軟件、機器人載計算機及控制軟件、機器人本體、無線遙控手柄、機器人運行軌跡等部分組成。遠程控制計算機及應用軟件是系統(tǒng)自主運行和遠程控制的核心。遠程控制計算機硬件應帶有USB接口，安裝W IN 2000以上操作系統(tǒng)。應用軟件安裝在遠程控制計算機上，軟件內包含路徑手動和自動編輯、路徑生成與傳輸、運行控制、運行結果返回顯示、遠程命令控制等功能。機器人載計算機及控制軟件是機器人自動運行的控制核心。RFlD讀卡器連接在機器人載計算機上，遠程控制應用軟件通過無線數傳與機器人載計算機控制軟件進行無線通訊，機器人載計算機與機器人本體控制器間通過USB通訊端口進行通訊，實現對機器人姿態(tài)及信息采集和機器人運動方向、速度等控制。機器人本體由機器人單片機控制板模塊、電源控制與管理模塊、電機驅動與控制模塊、傳感器模塊、按鍵與指示燈、電池及保護電路等組成。

　　2 智能物流系統(tǒng)的導引方式

　　自動導引車(Automatic Guided Vehicle，簡稱：AGV)按照導引方式可分為電磁感應導引、激光導引、磁帶導引、慣性導引和視覺導引等。其中，電磁導引、磁帶導引和慣性導引是傳統(tǒng)的導引方式，目前仍被許多系統(tǒng)所采用。激光導引方式近幾年發(fā)展較快，在國內外都有廣泛的應用”。

　　RFID和光學導引是智能物流導引系統(tǒng)采用的全新導引方式。RFID和光學導引的基本原理是：在AGV運行的路徑兩側或中心鋪設與地面色差較大的軌跡， 并在關鍵點地下埋設RFID標簽，在AGV上安裝有光電傳感器和RFID閱讀器，通過光電傳感器對軌跡的識別控制AGV前進。當左側光電傳感器脫離軌跡后，信號傳至AGV控制器，AGV自動調整電機轉速，實現AGV姿態(tài)和運行方向的調整。當RFID閱讀器讀到預埋的RFlD 標簽后，根據標簽內預先寫入的坐標信息和AGV的任務路徑，自動判斷是前進、調頭還是轉彎，實現按規(guī)定路徑作業(yè)。在AGV轉彎過程中，根據AGV 上安裝的電子羅盤判定當前姿態(tài)和旋轉的角度，實現轉彎或調頭。

　　目前，國內常用的AGV主要采用電磁導引方式，這種導引方式屬于傳統(tǒng)導引方式，技術較成熟，AGV本身的成本低，工作可靠。其缺點是需要在運行線路的地表下埋設電纜，施工時間長，費用高，不易變更路線，這種電磁感應導引式導航方法目前在汽車行業(yè)和絕大多數商業(yè)化的AGV系統(tǒng)上使用。RFID和光學導引與原有導引方式相比較，采用RFID技術和光學色差比較技術實現，配合使用電子羅盤進行姿態(tài)判斷，在導引方式上提出新的思路。這種導引方式，具有成本低，施工時間短，路線改變容易，自主性強和改變靈活等特點。

　　3 智能物流導引系統(tǒng)的組成及原理

　　系統(tǒng)是由機器人本體、機器人運行場地及RFID標簽、遠程控制PC機和應用控制軟件組成。機器人本體包括機器人機械本體、運動及控制模塊、蓄電池及電源管理模塊、傳感器信息采集模塊、AVR單片機控制模塊、單片機與機器人載PC機通訊模塊、RFID閱讀模塊、無線遙控模塊、機器人人工智能控制應用軟件等組成。機器人運行場地為雙軌色差場地，鋪設有橡膠底面。遠程控制PC機在機器人運行場地之外，采用無線控制方式實現對機器人控制。應用控制軟件為人性化人機交互軟件，實現對智能物流導引系統(tǒng)的控制與管理 。

　　現今的AGV基本上由導向模塊、行走模塊、導向傳感器、微處理器、通訊裝置、控制裝置和蓄電池等構成。其中，微處理器是車的控制核心部分，它把車的各個部分有機地聯(lián)系在一起，不僅控制整個車的運行，而且還通過通訊系統(tǒng)接收地面管理站傳來的各種指令，并不斷把車的所處位置、運行狀況等信息返回給地面站。通訊裝置根據車的通訊方式不同可以分為：紅外通訊、感應通訊、無線電通訊等。控制方式有手動和自動2種。在沒有人為干涉的情況下，AGV的所有動作均來自于導向傳感器對外界事物的感知。由此可知，傳感器技術是AGV技術中非常重要的一環(huán)。機器人本體包括機器人機械本體、運動及控制模塊、蓄電池及電源管理模塊、傳感器信息采集模塊、AVR單片機控制模塊、單片機與機器人載PC機通訊模塊、RFID閱讀模塊、無線遙控模塊、機器人人工智能控制應用軟件等。機器人機械本體分為外罩和底盤2個部分。機械本體外罩由鐵板加工而成，根據AGV的工作性質要求，采用無棱角設計，各個幾何面均采用平滑弧線和倒角設計。傳感器信息采集模塊包括軌跡識別和探物傳感器2種。軌跡識別傳感器采用進口DC5V功率可調節(jié)光電反射式傳感器，數字量輸出：探物傳感器采用進口小型DC5V功率可調節(jié)光電反射式傳感器， 數字量輸出。

　　RFID閱讀模塊為工業(yè)用RFID讀寫模塊，實現發(fā)卡與讀卡，是機器人導引和定位的主要采集模塊。無線遙控模塊采用微功率433 MHZ無線數傳模塊，實現與遙控器無線通訊。機器人載PC機(筆記本電腦)應具有1個RS232串口，2個USB2．0 口。RS232串口實現與RFID 閱讀器通訊；USB 口分別實現與無線通訊模塊和AVR單片機控制模塊通訊。RFID及光學導引方式一個重要的特點就是場地可移植性。關鍵點下埋設有RFID標簽，為克服機器人機械慣性影響，在關鍵點下埋設有冗余標簽。用戶可以根據環(huán)境和工作需要，按垂直、平行、冗余原則埋設坐標標簽，即可將機器人運行場地任意移植和變更。RF1D標簽表面印刷有標簽1D號，便于客戶登記、存檔和編輯路徑關鍵點RFID標簽坐標。智能物流導引系統(tǒng)的電氣部分硬件主要由CPU(MCU)、RFID輸入、傳感器輸入、電子羅盤(陀螺儀)輸入、按鍵輸入、無線遙控輸入、語音播放、指示燈、電機驅動控制等部分組成。智能物流導引機器人主控制板上有AVR單片機M EGA128、MEGA48， 復雜可編程邏輯器件(CPLD)語音功率放大電路，傳感器變換電路，USB／UART轉換電路和接口電路等。機器人的電源采用的是24 V鎳氫電池組供電，考慮電池節(jié)能，電源模塊部分設計有電源管理，最大限度降低無工損耗。機器人電源模塊主要由DC—DC隔離、穩(wěn)壓、電源濾波、電源指示等部分組成，為機器人主板、驅動模塊等各個部分提供電源。機器人使用的電機為大功率直流減速電機，采用了直流電機驅動芯片作為驅動核心，使用PWM 控制方式實現電機速度調節(jié)，為實現速度均衡調節(jié)和抗干擾，在機器人驅動模塊中設計有繼電器電路、可調電阻陣列和電源隔離電路。由于機器人電機功率較大，工作電流較高，電機驅動芯片溫度過高，為保證模塊壽命和工作穩(wěn)定性，機器人驅動模塊采用金屬外殼封裝，內安裝有散熱片 。

　　智能物流導引系統(tǒng)體積大、質量重，正常運動過程中速度較快，為避免因有物體擋住機器人運動路線受到機器人撞擊，在機器人本體前方安裝一對傳感器，因場地環(huán)境復雜，為避免誤檢測障礙物，避障傳感器檢測距離調節(jié)較近 。避障傳感器受障礙物體顏色影響較大，當障礙物顏色為深色，檢測距離最近；當障礙物顏色為淺色，檢測距離最遠。智能物流導引系統(tǒng)具有電源模塊管理功能，在機器人本體電源上電后，電氣各模塊電源都處于關閉狀態(tài)，在機器人運行時，相應的模塊按要求開啟電源，從而實現電池消耗電量最低、使用時間最長。系統(tǒng)上安裝有電子羅盤，用來確定機器人姿態(tài)和旋轉角度。電子羅盤通過感應地球磁場偏角，判斷自身轉動的方向及行走方向。

　　電子羅盤計算出的數據由單片機讀出，通過12C協(xié)議傳輸給主控模塊。智能物流導引系統(tǒng)本體上安裝有前左、前右、后左、后右、前下左、前下右6個傳感器。下部2個傳感器為軌跡識別傳感器，實現機器人對設定的軌跡識別，輔助完成機器人在規(guī)定軌跡內運動功能。前后傳感器為避障保護傳感器。智能物流導引機器人使用分為軟件設置、軟件控制、軟件監(jiān)測、硬件啟動與遙控控制等幾個部分。智能物流導引系統(tǒng)運動可分為自動和手動，自動是要在事先設置的軌跡范圍內，根據特定的程序控制運動；手動是通過遙控器控制機器人運動。當機器人本體電源開關打開后，機器人運行方式默認為自動。使用上位機控制軟件設置機器人運行路線后，通過無線傳輸將上位機控制程序傳輸置下位機，由下位機控制軟件將上位機程序轉換為機器人控制命令，在接收到上位機自動運行命令后，控制機器人按上位機程序運行。智能物流導引系統(tǒng)的探物傳感器為探測距離可調節(jié)傳感器，基本工作原理為光學反射，所以探測距離受光線和障礙物顏色影響，使用時應根據現場情況進行微調。智能物流導引系統(tǒng)是將RFID技術與現代智能機器人控制技術緊密結合的新型高科技產物，是RFID技術應用領域的創(chuàng)新，是傳統(tǒng)AGV導引方式和技術應用領域的突破。