AGV 小車調(diào)度系統(tǒng)的架構(gòu)解析

1. 管理層（決策層）

• 核心定位：全局任務(wù)規(guī)劃與資源協(xié)調(diào)，對(duì)接上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)并生成調(diào)度策略。
• 關(guān)鍵模塊：
  • 任務(wù)管理引擎：接收訂單（如 WMS 的出入庫(kù)指令、MES 的物料配送需求），按優(yōu)先級(jí)、路徑優(yōu)化等規(guī)則拆分任務(wù)隊(duì)列。
  • 智能算法模塊：集成路徑規(guī)劃算法（如改進(jìn) Dijkstra、A * 算法）、任務(wù)分配策略（如遺傳算法優(yōu)化多車協(xié)同），動(dòng)態(tài)規(guī)避擁堵并平衡設(shè)備負(fù)載。
  • 數(shù)字孿生監(jiān)控：通過 3D 可視化界面實(shí)時(shí)展示 AGV 位置、狀態(tài)（運(yùn)行 / 充電 / 故障）、任務(wù)進(jìn)度，支持異常預(yù)警（如電量低、任務(wù)超時(shí)）。

2. 控制層（執(zhí)行調(diào)度層）

• 核心定位：將管理層指令轉(zhuǎn)化為 AGV 可執(zhí)行的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)集群協(xié)同與實(shí)時(shí)管控。
• 關(guān)鍵模塊：
  • 交通管制系統(tǒng)：基于區(qū)域權(quán)限管理（如設(shè)置禁止通行區(qū)、優(yōu)先通行路徑）和動(dòng)態(tài)避障算法（激光雷達(dá) + 視覺融合），避免多車碰撞或死鎖。
  • 通信網(wǎng)關(guān)：支持多協(xié)議轉(zhuǎn)換（如 MQTT、OPC UA、Modbus），兼容不同廠商 AGV與傳感器（RFID、二維碼讀頭）。
  • 充電管理：結(jié)合電量預(yù)測(cè)與任務(wù)間隙，智能調(diào)度 AGV 至充電樁（如電磁感應(yīng)充電、換電站），保障連續(xù)作業(yè)。
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3. 執(zhí)行層（設(shè)備層）

• 核心定位：AGV 本體的物理執(zhí)行與底層數(shù)據(jù)采集。
• 關(guān)鍵模塊：
  • 導(dǎo)航模塊：支持激光 SLAM、視覺導(dǎo)航、UWB 厘米級(jí)定位等多模態(tài)導(dǎo)航，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境（如無明顯標(biāo)識(shí)的工廠車間、動(dòng)態(tài)障礙物場(chǎng)景）。
  • 作業(yè)機(jī)構(gòu)：根據(jù)負(fù)載類型（托盤、料箱、貨架）配置頂升、叉取、牽引等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，兼容柔性生產(chǎn)需求。
  • 傳感器組：集成激光雷達(dá)（避障）、IMU（慣性導(dǎo)航）、編碼器（里程計(jì)），實(shí)時(shí)反饋位置、速度、障礙物距離等數(shù)據(jù)。

上下游系統(tǒng)對(duì)接邏輯與技術(shù)要點(diǎn)

上游系統(tǒng)：業(yè)務(wù)指令入口

1. 生產(chǎn)制造系統(tǒng)（MES）
   • 對(duì)接場(chǎng)景：承接生產(chǎn)線工單，如 “將原料 A 從倉(cāng)庫(kù) Q3 區(qū)配送至裝配線 R2 工位”。
   • 數(shù)據(jù)交互：
     • 輸入：工單 ID、物料類型、配送時(shí)間窗、目的地坐標(biāo)；
     • 輸出：任務(wù)完成狀態(tài)、實(shí)際耗時(shí)、AGV 編號(hào)。
   • 技術(shù)實(shí)現(xiàn)：通過 REST API 或消息隊(duì)列（如 Kafka）實(shí)時(shí)同步，支持事務(wù)性消息確保指令不丟失。
2. 倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（WMS）
   • 對(duì)接場(chǎng)景：響應(yīng)出入庫(kù)需求，如 “從貨架 L1-05 取出貨物 X，搬運(yùn)至分揀臺(tái) S4”。
   • 數(shù)據(jù)交互：
     • 輸入：庫(kù)位坐標(biāo)、貨物重量 / 尺寸、出入庫(kù)類型（整箱 / 拆零）；
     • 輸出：庫(kù)存實(shí)時(shí)位置、AGV 作業(yè)異常（如貨位與訂單不符）。
   • 技術(shù)實(shí)現(xiàn)：基于 WMS 的波次計(jì)劃，調(diào)度系統(tǒng)提前規(guī)劃 AGV 集群任務(wù)，避免庫(kù)區(qū)擁堵。
3. 企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）
   • 對(duì)接場(chǎng)景：同步全局產(chǎn)能規(guī)劃，如 “Q2 季度增產(chǎn) 30%，需提升物流效率 25%”。
   • 數(shù)據(jù)交互：
     • 輸入：產(chǎn)能目標(biāo)、物料需求計(jì)劃（MRP）、設(shè)備預(yù)算；
     • 輸出：物流 KPI（如日均搬運(yùn)量、設(shè)備利用率）、瓶頸分析報(bào)告。
   • 技術(shù)實(shí)現(xiàn)：通過 ETL 工具定期同步數(shù)據(jù)，支持 BI 報(bào)表動(dòng)態(tài)展示物流與生產(chǎn)的協(xié)同效率。

下游系統(tǒng)：設(shè)備與數(shù)據(jù)出口

1. 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（IoT Platform）
   • 對(duì)接場(chǎng)景：接入工廠級(jí) IoT 平臺(tái)，實(shí)現(xiàn) AGV 全生命周期管理。
   • 數(shù)據(jù)交互：
     • 上行：實(shí)時(shí)傳輸電量、行駛里程、故障代碼、傳感器原始數(shù)據(jù)；
     • 下行：接收固件升級(jí)指令、參數(shù)遠(yuǎn)程調(diào)整（如限速閾值、避障靈敏度）。
   • 技術(shù)實(shí)現(xiàn)：采用 MQTT-SN 協(xié)議降低功耗，支持邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)預(yù)處理數(shù)據(jù)（如過濾無效噪聲）。
2. 智能倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備（如堆垛機(jī)、輸送線）
   • 對(duì)接場(chǎng)景：構(gòu)建 “AGV + 立體庫(kù) + 分揀線” 自動(dòng)化鏈路，如 “AGV 將料箱送至輸送線，經(jīng)分揀后存入高位貨架”。
   • 數(shù)據(jù)交互：
     • 信號(hào)聯(lián)動(dòng)：通過 IO 硬接線或 Profinet 協(xié)議同步啟停信號(hào)（如 AGV 到達(dá)接駁口時(shí)觸發(fā)輸送線運(yùn)行）；
     • 位置校準(zhǔn)：通過二維碼地標(biāo)或 UWB 定位，確保 AGV 與設(shè)備接口精準(zhǔn)對(duì)接（誤差≤5mm）。
3. 人機(jī)交互終端（HMI/APP）
   • 對(duì)接場(chǎng)景：供操作人員臨時(shí)干預(yù)調(diào)度（如緊急插單、手動(dòng)呼叫 AGV）。
   • 數(shù)據(jù)交互：
     • 輸入：人工指令（如 “AGV-03 立即前往維修區(qū)”）、優(yōu)先級(jí)調(diào)整；
     • 輸出：實(shí)時(shí)地圖、任務(wù)列表、設(shè)備詳情（如 AGV 當(dāng)前速度、剩余電量）。
   • 技術(shù)實(shí)現(xiàn)：基于 WebGL 開發(fā)輕量化界面，支持 PC 端與移動(dòng)端（如 PDA）訪問，兼容權(quán)限管理（如區(qū)分管理員與普通員工）。