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一、业务介绍

码垛机将需发货的货物按规则码垛，码垛机与智能装车机采用无线通信，当智能装车机需要装车时通过通信指令协议调度AGV。AGV将货物搬运到指定装货点，并给智能装车机货物到达信息，AGV退回出库端，智能装车机开始前进，插取码垛货物，抬升至一定高度，给货车进行自动装车，如此往复运行，直到货车装满。

二、智能装车机底层控制器设计

智能装车机底层控制采用EPEC移动控制器，CodeSys编程环境，预编控制程序和力矩限制程序。电液比例电磁阀做回路反馈，怠机时主泵做自动卸荷控制，工作状态下根据电机负载做变频控制。

智能装车机底层控制器预留遥控接收器和自动控制接收器两个协议转换模块，分别对应智能装车机的遥控方式和自动控制方式两种工作模块。两种工作模式的切换采用钥匙切换，钥匙处于遥控位置，则智能装车机接收遥控工作模式，钥匙处于自动位置，则智能装车机接收自动控制工作模块。

控制器具有实时识别臂长、变幅角度、工作幅度、负载重量等工作参数功能。同时配超载报警、限制起幅和伸臂、刹车制动状态提示信息。

主机身和遥控器均配急停开关；配独立刹车解除按钮；强制解除功能，在安全系统锁死的情况下，可以解除锁定，做应急处理。

智能装车机前后装有雷达传感器，自动探测前后障碍物及自动刹车功能。

三、自动控制方案设计

智能装车机自动控制方案如下图1所示。

  图1 ILM自动控制方案框架图

3.1 智能无人车载系统与EPEC移动控制器通信

智能装车机车载系统运行基于WINDOWS的工控机平台，采用C++开发环境。智能装车机车载系统与EPEC底层移动控制器采取CAN总线通信方式，智能装车机车载系统负责自动驾驶导航、定位、控制测量及任务规划，EPEC底层移动控制器负责具体控制执行。双方根据详细项目需求，指定标准CAN通信协议。

3.2 安全监测系统

安全监测系统以嵌入式工控机、三色灯、语音、光电接近开关及无线网络通信等模块组成，主要用于辅助货车司机倒车工作指示及装车状态提示，采用声光语音警告，防止安全事故发生。

安全监测系统与智能装车机车载系统采用无线通信，实时告知智能装车机车载系统货车状态。

3.3 智能装车机车载系统

    智能装车机车载系统主要磁引导模块、3D激光雷达引导模块、激光测距模块、通信模块、路径保持模块、行驶控制测量模块、业务模块及人机交互界面等共计八大模块组成。如下图2所示。

图2 智能装车机车载系统功能模块

3.3.1 激光测距模块

   通过在发货月台上安装激光测距反射板，在ILM车体上安装激光测距仪，实现ILM车辆的原点校正及纵向距离估算，并通过纵向距离估算实现磁导航和激光导航的切换。

3.3.2 磁引导模块

当智能装车机处于发货月台上行驶时，采用在发货月台地面铺设磁条方式的磁引导，直至将智能装车机引导到货车和月台交界处，切换为3D雷达激光引导方式。

装车机在月台上的运动控制依靠月台地面铺设的磁导航模块和车载纵向距离传感器实现定位/运动控制。

3.3.3 3D雷达引导模块

智能装车机在货箱中的定位和运动控制依靠装车机上的多线激光雷达检测相对货箱位置实现，并辅助纵向激光测距仪估计货车长度。智能装车机车载系统利用估算的货车长度，测算装车工作量。

图3  智能装车机引导定位示意图

3.3.4 通信模块

通信模块主要无线路由组成，负责智能装车机、安全监测系统及AGV搬运系统之间的连接通信，采用TCP/IP通信方式。

3.3.5 其他

   路径保持模块、行驶控制策略模块、业务模块及人机交互界面模块主要为实现ILM智能化工作及快速场地适应性配置提供支撑功能。