AGV 小车调度系统的架构解析

1. 管理层（决策层）

• 核心定位：全局任务规划与资源协调，对接上层业务系统并生成调度策略。
• 关键模块：
  • 任务管理引擎：接收订单（如 WMS 的出入库指令、MES 的物料配送需求），按优先级、路径优化等规则拆分任务队列。
  • 智能算法模块：集成路径规划算法（如改进 Dijkstra、A * 算法）、任务分配策略（如遗传算法优化多车协同），动态规避拥堵并平衡设备负载。
  • 数字孪生监控：通过 3D 可视化界面实时展示 AGV 位置、状态（运行 / 充电 / 故障）、任务进度，支持异常预警（如电量低、任务超时）。

2. 控制层（执行调度层）

• 核心定位：将管理层指令转化为 AGV 可执行的控制信号，实现集群协同与实时管控。
• 关键模块：
  • 交通管制系统：基于区域权限管理（如设置禁止通行区、优先通行路径）和动态避障算法（激光雷达 + 视觉融合），避免多车碰撞或死锁。
  • 通信网关：支持多协议转换（如 MQTT、OPC UA、Modbus），兼容不同厂商 AGV与传感器（RFID、二维码读头）。
  • 充电管理：结合电量预测与任务间隙，智能调度 AGV 至充电桩（如电磁感应充电、换电站），保障连续作业。
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3. 执行层（设备层）

• 核心定位：AGV 本体的物理执行与底层数据采集。
• 关键模块：
  • 导航模块：支持激光 SLAM、视觉导航、UWB 厘米级定位等多模态导航，适应复杂环境（如无明显标识的工厂车间、动态障碍物场景）。
  • 作业机构：根据负载类型（托盘、料箱、货架）配置顶升、叉取、牵引等执行机构，兼容柔性生产需求。
  • 传感器组：集成激光雷达（避障）、IMU（惯性导航）、编码器（里程计），实时反馈位置、速度、障碍物距离等数据。

上下游系统对接逻辑与技术要点

上游系统：业务指令入口

1. 生产制造系统（MES）
   • 对接场景：承接生产线工单，如 “将原料 A 从仓库 Q3 区配送至装配线 R2 工位”。
   • 数据交互：
     • 输入：工单 ID、物料类型、配送时间窗、目的地坐标；
     • 输出：任务完成状态、实际耗时、AGV 编号。
   • 技术实现：通过 REST API 或消息队列（如 Kafka）实时同步，支持事务性消息确保指令不丢失。
2. 仓储管理系统（WMS）
   • 对接场景：响应出入库需求，如 “从货架 L1-05 取出货物 X，搬运至分拣台 S4”。
   • 数据交互：
     • 输入：库位坐标、货物重量 / 尺寸、出入库类型（整箱 / 拆零）；
     • 输出：库存实时位置、AGV 作业异常（如货位与订单不符）。
   • 技术实现：基于 WMS 的波次计划，调度系统提前规划 AGV 集群任务，避免库区拥堵。
3. 企业资源计划（ERP）
   • 对接场景：同步全局产能规划，如 “Q2 季度增产 30%，需提升物流效率 25%”。
   • 数据交互：
     • 输入：产能目标、物料需求计划（MRP）、设备预算；
     • 输出：物流 KPI（如日均搬运量、设备利用率）、瓶颈分析报告。
   • 技术实现：通过 ETL 工具定期同步数据，支持 BI 报表动态展示物流与生产的协同效率。

下游系统：设备与数据出口

1. 物联网平台（IoT Platform）
   • 对接场景：接入工厂级 IoT 平台，实现 AGV 全生命周期管理。
   • 数据交互：
     • 上行：实时传输电量、行驶里程、故障代码、传感器原始数据；
     • 下行：接收固件升级指令、参数远程调整（如限速阈值、避障灵敏度）。
   • 技术实现：采用 MQTT-SN 协议降低功耗，支持边缘计算节点预处理数据（如过滤无效噪声）。
2. 智能仓储设备（如堆垛机、输送线）
   • 对接场景：构建 “AGV + 立体库 + 分拣线” 自动化链路，如 “AGV 将料箱送至输送线，经分拣后存入高位货架”。
   • 数据交互：
     • 信号联动：通过 IO 硬接线或 Profinet 协议同步启停信号（如 AGV 到达接驳口时触发输送线运行）；
     • 位置校准：通过二维码地标或 UWB 定位，确保 AGV 与设备接口精准对接（误差≤5mm）。
3. 人机交互终端（HMI/APP）
   • 对接场景：供操作人员临时干预调度（如紧急插单、手动呼叫 AGV）。
   • 数据交互：
     • 输入：人工指令（如 “AGV-03 立即前往维修区”）、优先级调整；
     • 输出：实时地图、任务列表、设备详情（如 AGV 当前速度、剩余电量）。
   • 技术实现：基于 WebGL 开发轻量化界面，支持 PC 端与移动端（如 PDA）访问，兼容权限管理（如区分管理员与普通员工）。