汽车企业中多AGV通讯组网技术研究

1、    汽车企业中多agv通讯组网技术研究    王亮摘  要：agv技术以其智能、高效、快捷等优势在工业生产中得到了广泛的应用，这在汽车制造业中体现得尤为明显。随着汽车企业中agv数量的不断增加，随之而来的是多agv的通讯组网问题，文章首先分析了zigbee无线网络的拓撲结构类型，然后采用zigbee技术设计多agv通讯系统，使得一台工控机即可对多个agv进行控制，提高了系统的灵活性。关键词：多agv;无线通讯;zigbee;拓扑网络：tp23         文献标志码：a  &#

2、160;      ：2095-2945（2019）05-0137-021 概述随着制造业成本的提高和利润率的下降，进行技术转型以削减用工成本，是企业提高市场竞争力的关键措施之一1。在汽车制造企业中，需要进行大量的物料转运，若采用人工搬运，不仅费时费力，而且容易带来安全问题，不利于企业有序、高效生产。为此，采用agv技术及其设备进行物料搬运是国内外汽车制造企业的共识。一般而言，agv的导航方式包括磁钉导航、埋线导航、激光导航等2，随着计算机视觉技术的发展，基于机器视觉技术的agv导航越来越受到研究开发者的重视3。此外，agv通常采用离线编程的方式进行路径规划与控制

3、，而随着企业agv数量的快速增加以及柔性化生产的需求，当需要对agv进行实时路径规划与调度时，其灵活性较差。因此，新型的无线通讯方式，如蓝牙、zigbee等技术在agv小车中越来越多地得到应用4，5。本文即是在此背景下，基于zigbee技术对汽车制造业中多agv通讯组网系统进行研究。2 zigbee无线通讯技术概述zigbee无线通讯技术以ieee 802.15.4无线通信标准为基础6，具有多个通信频段，一般单个zigbee网络可以控制数十个乃至上百台设备，其网络包含协调器、路由器、终端节点等三种设备，由这三种设备可组建成不同结构的zigbee网络，如星型、网状、树型等，如图1所示。星型拓扑网

4、络组网简单，便于维护和管理，但其协调器处于网络的中央位置，一旦协调器出现故障，将导致整个网络瘫痪而不可用。树型结构网络是在星型网络结构基础上的叠加，可大大增加终端节点的数目，但其与星型结构网络具有同样的缺陷。网状拓扑型无线网络结构，其通讯网络不仅存在于协调器与路由器之间，而且两两路由器也可进行信息通信，因此，当协调器出现故障时并不影响整个网络的功能。采用zigbee无线通讯技术来对多agv进行实时调度，可极大提高系统的灵活性，而且也根据适应柔性化、个性化生产制造的发展趋势。本文采用ti公司的cc2530控制器作为zigbee系统的通讯模块。该控制芯片最大能建立带20个终端节点或者是14个终端节

5、点加6个路由器的网络结构，数据传输速度为250 kbps，有效传输距离可达180米。因此，利用该芯片能够完全满足汽车制造企业中多agv系统的要求。基于cc2530芯片的zigbee模块电路如图2所示，该电路中主要包含两大电路：sci异步通信串口电路和debug电路。其中，debug 电路用于接收上位机的数据信息，包括下载程序、在线程序仿真等，其数据传输速度可达230.4kbps;sci串口与agv的微控制器相连，用于向微控制器发送指令。3 通信网络设计将企业中的多个agv进行通讯组网，若企业中需要进行组网的agv数目为n，则无线通信网络包含了一个协调器和n个终端节点，如有需要，还可对终端节点进

6、行扩展，使其组建成更大规模的无线通信网络。在整个zigbee网络中，协调器和终端节点通过short addr进行相互识别和数据通信。网络地址分配算法如下：其中：cskip为父节点的路由器节点之间的地址间隔;lm为网络最大深度;cm为每个父节点所能拥有的最大子节点数;rm为父节点所拥有的子节点中，路由器节点的个数;d为当前所计算的网络深度。根据上式计算出父节点的路由器节点之间的地址间隔cskip后，可据此计算出子节点网络短地址，其计算方法如下：其中：n为子节点的序号;aparant为子节点父设备的网络短地址;a（n）为所求子节点的网络短地址。网络地址分配时优先分配路由器，也就是说父节点设备优先分

7、配路由子节点的网络短地址，然后再分配终端子节点的网络短地址，而且 zigbee 网络的地址分配是优先分配的方式，就是说哪个节点先入网，就优先给哪个节点分配地址。当路由器入网以后，就可以控制其下的子节点入网，同时也负责给通过其入网的子节点分配网络地址。图3所示为zigbee组网流程图。zigbee组网过程如图3所示，当协调器允许子节点入网之后，会给子节点发送为其分配的网络短地址，节点就可以使用网络短地址进行数据通信。zigbee网络通信采用csma-ca防碰撞竞争接入机制，所有节点在通信前自动进行空闲信道评估，只有信道空闲时才会进行通信，有效的防止了数据堵塞现象。数据通信采用一问一答形式，而且数

8、据包带有冗余校验，具有出错重传机制，保证数据通信的安全性和稳定性。4 结束语agv在汽车制造企业中的大规模应用有着十分重要的意义，可以减少人工成本、提高物料运输效率，满足智能化、柔性化生产的需要。将无线zigbee技术与agv结合，使得agv的自动规划与智能调度效率大大提高。参考文献：1赵福全，刘宗巍，史天泽.中国制造2025与工业4.0对比解析及中国汽车产业应对策略j.科技进步与对策，2017，34（14）：85-91.2李凤娥，牛王强.基于磁钉技术的集装箱码头agv定位精度分析j.上海海事大学学报，2016，37（1）：38-41.3何珍，楼佩煌，钱晓明，等.多目视觉与激光组合导航agv精确定位技术研究j.仪器仪表学报，2017（11）.4樊锐，李茹，王绩一.蓝牙/zigbee无线网络传输系统的设计与实现j.计算机技术与发展，2013（1）：209-213.