空中穿梭车RGV系统设计与调度

1. AGV与RGV对比及RGV现有不足

AGV无需固定轨道，依靠电磁或光学自动导引装置行驶，广泛应用于智能生产车间；RGV则按固定轨道运行，具有速度、加速度快，可靠性高，成本低等优势。

然而，当前RGV存在以下问题：缺少针对小型便捷式RGV以满足运送小型零部件需求；轨道布置于地面，占用地面空间；轨道形状多为环形或单向往复，柔性较差，难以适应车间多物流回环交叉的需求。

2. 空中穿梭车设计

针对上述问题，本文设计了一种集物料抓取、卷绕升降、自动输送等功能于一体的空中穿梭车。

2.1 结构设计

空中穿梭车分为上下两部分：上半部分负责行走和钢丝绳卷绕升降功能，下半部分实现物料抓取和放置功能。

行走机构采用双电机驱动，结合激光扫码和电磁感应混合定位方式实现精确定位；卷绕升降机构使用滚珠丝杆传动结构控制取料机构空中升降；取料机构通过双线轨同步带传动结构完成物料的取放操作。

2.2 电控系统设计

• 电机驱动控制：四个直流无刷电机通过CAN总线连接至电控板，减少连线并增强抗干扰能力。
• 电量检测：通过检测电池母线电压估算电量，当低于设定值时报警反馈并进入充电区。
• 行走准确定位：采用激光扫码和电磁开关辅助精确停车。
• 升降限位：异常断电时进行标定处理，确保升降机构位置清零。
• 轨道安全检测：前端安装超声波测距传感器实时监测前方障碍物，保障小车运行安全。
• 指令调度及状态反馈：电控系统留有无线通信接口，支持调度系统指令调度及状态查询。
• 车体故障报警：实时检测车体状态信息，出现故障时进行声光报警。

3. 中央调度控制系统设计

中央调度控制系统是智能车间物流高效运转的核心，包括生产管理系统无缝对接、配送资源高效分配等关键功能。

3.1 运行逻辑

空中穿梭车默认停在原点位置附近，逆时针单向循环行走。接到任务后经历启动、运行和停机三个过程：

• 启动过程：调度系统发送启动指令，小车依次缓慢运行并停车校准位置。
• 运行过程：根据调度指令到指定停车点执行取料或卸料任务，遇障碍时停车报警。
• 停机过程：调度系统发出停止指令后，小车等间距停在轨道上待机等待。

3.2 智能调度策略

采用Dijkstra算法、时间窗算法嵌入遗传算法中，实现均衡化物流配送。解决冲突的方法包括路径铺设法、交通规则法、单向图方法、重新规划路径法和预测式避碰等。