AGV硬件系統(tǒng)負(fù)責(zé)信息感知，執(zhí)行運(yùn)動(dòng)控制等任務(wù)，是影響AGV系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。本文主要對(duì)AGV運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)做簡(jiǎn)單介紹，為后續(xù)的理論研究奠定基礎(chǔ)。

　　運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是AGV系統(tǒng)的核心部件，是AGV的大腦。運(yùn)動(dòng)控制器接收任務(wù)指令，轉(zhuǎn)化成各個(gè)電機(jī)的速度，然后下發(fā)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而控制AGV本體的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器接收來(lái)自AGV各個(gè)傳感器的反饋信號(hào)，對(duì)接受到的信息進(jìn)行分析處理。它會(huì)按照預(yù)存的信息、AGV的運(yùn)行狀態(tài)以及周圍環(huán)境信息等做出運(yùn)動(dòng)決策。使得AGV的可靠性、精確度以及效率更高。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要是保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及AGV的穩(wěn)定運(yùn)行，主要負(fù)責(zé)AGV啟動(dòng)、停止、調(diào)速、緊急制動(dòng)等基礎(chǔ)控制功能，從而控制整個(gè)AGV的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)AGV的移動(dòng)以及定位。

圖1 AGV的組成框架如圖

　　運(yùn)動(dòng)控制部分的功能是根據(jù)決策控制部分給定的期望任務(wù)控制自身運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)可分為速度軌跡生成(Velocity Trajectory Generation) 、速度軌跡跟隨(Velocity Trajectory Tracking)兩個(gè)部分：速度軌跡生成部分針對(duì)決策控制部分制定的“任務(wù)”，根據(jù)AGV當(dāng)前位置、當(dāng)前速度、目標(biāo)點(diǎn)位置和目標(biāo)點(diǎn)速度，為AGV生成一條從“當(dāng)前點(diǎn)”到“目標(biāo)點(diǎn)”的最優(yōu)的速度軌跡。速度軌跡跟隨部分控制AGV的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)時(shí)控制AGV的速度跟隨生成的速度軌跡，使AGV完成自身規(guī)劃的各種位置和姿態(tài)等目標(biāo)。AGV運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件主要由運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、減速機(jī)、直流電機(jī)等組成。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器與各驅(qū)動(dòng)之間的通信及傳輸功能，必須選擇合適的通訊保證設(shè)備之間的通信協(xié)議匹配。對(duì)于AGV廠商來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有的廠商采用自主研發(fā)，有的廠商采用系統(tǒng)方案集成。一般自主研發(fā)采用MPU+DSP或FPGA作為主處理器，一般是基于ARM、X86等芯片或者核心板自己開(kāi)發(fā)外圍電路而成。采用系統(tǒng)方案集成的廠商一般采用市面上常用的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)集成，節(jié)約了大量的研發(fā)時(shí)間。那下面簡(jiǎn)單介紹一下AGV常用的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　1. 運(yùn)動(dòng)控制器

　　運(yùn)動(dòng)控制器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制核心，運(yùn)動(dòng)控制器是工業(yè)中對(duì)電機(jī)控制的主要應(yīng)用設(shè)備，運(yùn)動(dòng)控制器作為“控制”的大腦，以實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)以及電機(jī)速度的運(yùn)動(dòng)控制，此外還可以提供各種數(shù)字量、模擬量的輸入與輸出接口來(lái)對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理。運(yùn)動(dòng)控制器主要負(fù)責(zé)環(huán)境信息的檢測(cè)與轉(zhuǎn)換，全局坐標(biāo)系下AGV的位置、姿態(tài)檢測(cè)，運(yùn)動(dòng)控制算法和路徑規(guī)劃算法的實(shí)現(xiàn)等，并且將算法結(jié)果轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)指令發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)對(duì)控制器的指令進(jìn)行響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，控制AGV轉(zhuǎn)速。運(yùn)動(dòng)控制器從MPU、PLC、工控機(jī)等各種車載控制器形式都有，從體積、功能、性價(jià)比、開(kāi)發(fā)難易度等方面各自都有優(yōu)缺點(diǎn)。在關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)中，同時(shí)有因?yàn)锳GV分類繁多，目前各種類型的AGV，不同樣式，不同外觀。我們需要在有限的空間裝下足夠多的各類電子元器件。合適體積，合適的性價(jià)比以及能夠滿足功能需求就顯得尤為重要。

圖2 車載控制器

　　2. 伺服驅(qū)動(dòng)器

　　如果說(shuō)控制器是AGV的大腦，那么驅(qū)動(dòng)器就是AGV的心臟，為驅(qū)動(dòng)車輪的電機(jī)提供電流。才能使AGV運(yùn)動(dòng)起來(lái)。由于AGV普遍采用蓄電池供電，其電壓一般在12V~72V 左右。因此AGV采用低壓直流型伺服驅(qū)動(dòng)器。

圖3 常用伺服驅(qū)動(dòng)器品牌

      伺服驅(qū)動(dòng)器將來(lái)自控制器的低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為高功率電流和電壓，以調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。在傳感器的反饋被控制器后，伺服驅(qū)動(dòng)器還將根據(jù)有效載荷的重量和AGV的當(dāng)前速度對(duì)AGV進(jìn)行調(diào)整，以確保維持正確的操作和控制。

　　3. 直流電機(jī)

　　電機(jī)是整個(gè)AGV運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)來(lái)源，目前，市面上的電機(jī)大體上分為交流和直流電機(jī)兩種，但是交流電機(jī)如果要使用電池，還需配備逆變器等設(shè)備，這無(wú)形中就增加了AGV小車的體積、重量和復(fù)雜程度，也增加了控制難度。相比較之下，直流電機(jī)的就有了一定的優(yōu)勢(shì)，它的過(guò)載能力很強(qiáng)，抗擊負(fù)載擾動(dòng)能力較強(qiáng)，從成本和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約的角度考慮，滿足。目前工業(yè)中應(yīng)用于輪式AGV較多的電機(jī)為無(wú)刷直流電機(jī)，無(wú)刷直流電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩輸出穩(wěn)定、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，適合應(yīng)用于轉(zhuǎn)矩要求高的場(chǎng)合。

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　　圖4 直流低壓伺服電機(jī)