一种基于多AGV协同技术的立体车库系统和停车方法

技术领域

本发明涉及立体车库领域，尤其涉及一种基于多AGV协同技术的立体车库系统和停车方法。

背景技术

随着我国近几年科技的进步和发展以及人口的增多，车辆的需求也在随之增多，由此给社会的压力也在进一步的增大。我国是个人口大国，近几年汽车工业的快速发展，使得家家户户都能够拥有汽车这个代步工具，为了解决停车难这个问题我国也在发展智能化的停车设备。

立体车库是一种自动化装备系统，属于存储运营设施，其运作主要靠计算机控制，可以实现真正的自动存车，自动取车。到目前为止AGV智能车库主要有三种类型：夹持轮胎型AGV车库、梳齿型AGV车库和台板型AGV车库，现今我国投入到本国应用的AGV智能车库主要有后两种。

在AGV智能车库中一般的电梯井一次只能运送一辆汽车，这样大大浪费了电梯的空间，而且，在停取车高峰期，目前的AGV智能车库系统的运输效率也难以满足人们的需求。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于多AGV协同技术的立体车库系统和停车方法。

本发明采用的技术方案是：

一种基于多AGV协同技术的立体车库系统，其特征在于，包括：

车库主体结构，所述车库主体结构的每层划分为九宫格结构，其中所述九宫格结构的中心宫格为电梯井、其余宫格为停车位；

电梯轿厢，所述电梯轿厢用于运输车辆上行或下行，所述电梯轿厢的数量至少为2个，各个所述电梯轿厢竖直排列设置于电梯井内；

AGV小车，所述AGV小车用于运输车辆进出电梯轿厢和进出停车位，所述AGV小车的数量不少于电梯轿厢的数量；

所述电梯井的正向高度不低于车库主体结构的高度，所述电梯井的负向高度至少为(电梯轿厢的数量-1)*每层电梯轿厢的高度；

所述车库主体结构外设有停车等候区、取车等候区。

进一步地，所述的一种基于多AGV协同技术的立体车库系统，其特征在于，所述电梯井设有地下层1层以上，地上层和/或地下层设置有电梯轿厢可达的进出口。

进一步地，所述的一种基于多AGV协同技术的立体车库系统，其特征在于，所述AGV小车可分布在电梯轿厢内和/或各楼层的停车位和/或停车等候区。

进一步地，所述的一种基于多AGV协同技术的立体车库系统，其特征在于，所述停车等候区、取车等候区设置在车库主体结构的地上层外或者地下层进出口外，停车等候区、取车等候区的进口处设置门禁栏杆，并与车库区外道路相连接，车道边设置有人行道。

进一步地，所述的一种基于多AGV协同技术的立体车库系统，其特征在于，所述电梯轿厢的四面均可打开，所述AGV小车可从电梯轿厢的任意门进出。

进一步地，所述的一种基于多AGV协同技术的立体车库系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括主控计算机、监控设备、AGV小车控制部分、轿厢控制部分，所述AGV小车控制部分包括若干个AGV小车PLC控制器，每个所述AGV小车PLC控制器与AGV小车的驱动电机、转向电机、磁导航传感器、移载机构、压力传感器分别控制连接；所述轿厢控制部分包括电梯轿厢升降PLC控制器，所述电梯轿厢升降PLC控制器与楼层传感器、各轿厢的升降电机分别控制连接；各个所述AGV小车PLC控制器、电梯轿厢升降PLC控制器分别连接有报警器、防护装置、显示器，每个所述AGV小车PLC控制器分别通过通讯卡与所述主控计算机无线通讯连接，所述电梯轿厢升降PLC控制器与主控计算机直接通讯连接，所述主控计算机与所述监控设备连接。

进一步地，所述的一种基于多AGV协同技术的立体车库系统，其特征在于，还包括线上存取车APP，所述线上存取车APP与控制系统进行无线通信。

一种基于多AGV协同技术的立体车库停车方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(一)停车步骤

(1.1)待停车辆停放在停车等候区，检测空闲的电梯轿厢与AGV小车；

(1.2)空闲的电梯轿厢与空闲的AGV小车接收指令后配合成组，并运行至停车等候区所在楼层，AGV小车将车辆运输至电梯轿厢内；

(1.3)电梯轿厢接收指令运行至指定楼层等待；

(1.4)电梯轿厢内的AGV小车将待停车辆运输至指定车位后返回电梯轿厢内等待命令；

(二)取车步骤

(2.1)空闲的AGV小车接收指令后驶入空闲的电梯轿厢，电梯轿厢接收指令后运行至待取车辆所在楼层；

(2.2)电梯轿厢内的AGV小车接收指令并运行至待停车辆下，将车辆运输至电梯轿厢内；

(2.3)电梯轿厢接收指令运行至取车等候区所在楼层等待；

(2.4)电梯轿厢内的AGV小车将待取车辆运输至取车等候区的指定位置后，AGV小车回到电梯轿厢或在停车等候区等待命令；

(三)运输AGV小车步骤

(3.1)实时判断电梯轿厢内、停车等候区内AGV小车的数量；

(3.2)将超过阈值的位置的AGV小车自主回位或通过空闲的电梯轿厢运输至低于阈值的位置处。

进一步地，所述的一种基于多AGV协同技术的立体车库停车方法，其特征在于，在一个任务周期内实时检测计算下一次存取工作任务，进行任务规划，并进行最优路径规划，以达到最短时间完成任务。

进一步地，所述的一种基于多AGV协同技术的立体车库停车方法，其特征在于，还可以通过线上存取车APP进行预约存取车，所述线上存取车APP接收到预约存取车订单后，可根据预约时间计算得出最优目标楼层车位，空闲的AGV小车可配合空闲的电梯轿厢在目标楼层车位预存预约车辆车位；对取车的可以先将目标车辆转存最优车位，对存车则保留最优目标楼层车位，待目标车辆进入等待区后优先存取，相同目标楼层的则预约时间靠前的优先；根据预约时间暂时计算不出目标楼层的，系统持续计算，同时系统会根据所有订单的存取车时间实时调整存取车快捷通道。

进一步地，所述的一种基于多AGV协同技术的立体车库停车方法，其特征在于，待存取车辆的目标车位位于每层宫格靠近电梯井位置时可直接通过AGV小车进行存取；待存取车辆的目标车位位于每层宫格的四角位置时，如果当前楼层有空闲停车位，则先通过AGV小车挪出通道，再通过AGV小车进行存取；待取车辆的目标车位位于每层宫格的四角位置时，如果当前楼层没有空闲停车位，控制AGV小车将道路之一上的车辆存放在其中一个电梯轿厢里再提升或存放其他空位，待角落车取出离开其所在楼层后，将电梯轿厢中车辆再于附近车位区停放，然后通过AGV小车将待取的车辆从角落取出，用另一空闲轿厢将车下降到出口直至送至取车等候区。

本发明的优点是：

本发明开创性地提出一种全新的AGV智能停车系统，设计九宫格形式的车库主体结构，并在电梯井里加装两个或三个垂直升降装置，各个升降装置可以协同分工合作，在存取车数量超过一辆时，两个升降装置会同时工作，共同协作AGV系统实现车辆的运送，充分利用电梯的空间发挥最大的运输效率，大大减轻了车库运行的压力，从而使AGV车库更好的运行。

附图说明

图1为本发明的一种基于多AGV协同技术的立体车库系统的控制系统示意图；

图2为本发明的车库主体结构的示意图；

图3为本发明实施例中通过遗传算法为待停车辆运算匹配合适停车位的运算流程图；

图4为本发明实施例中接到两辆车辆同时待停或两辆车辆同时待取任务后的处理流程选择图；

图5为本发明实施例中接到两辆车辆同时待停任务后的具体处理流程图。

图6为本发明实施例中立体车库及其外围设施布置图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1，以电梯轿厢的数量为2个为例。

一种基于多AGV协同技术的立体车库系统，如图2、6所示，包括：

车库主体结构，车库主体结构的每层划分为九宫格结构，其中九宫格结构的中心宫格为电梯井、其余宫格为停车位；

电梯轿厢，电梯轿厢用于运输车辆上行或下行，电梯轿厢的数量为2个，各个电梯轿厢竖直排列设置于电梯井内；

AGV小车，AGV小车用于运输车辆进出电梯轿厢和进出停车位，AGV小车的数量不少于电梯轿厢的数量；

电梯井的正向高度为车库主体结构的高度加一层电梯轿厢的高度，电梯井的负向高度至少为(电梯轿厢的数量-1)*每层电梯轿厢的高度，即电梯井的负向高度至少为一层电梯轿厢的高度；

车库主体结构外设有如图6所示的停车等候区、取车等候区。

进一步地，电梯井负向下沉的高度为2层，地上层和/或地下层设置有电梯轿厢可达的进出口。

进一步地，AGV小车可分布在电梯轿厢内和/或各楼层的停车位和/或停车等候区。

进一步地，停车等候区、取车等候区设置在车库主体结构的地面层外或负向下沉层，停车等候区、取车等候区进口处设置门禁栏杆并与车库区外道路相连接，车道边设置有人行道。

进一步地，电梯轿厢的四面均可打开，AGV小车可从电梯轿厢的任意门进出。

进一步地，还包括控制系统，如图1所述，控制系统包括主控计算机、监控设备、AGV小车控制部分、轿厢控制部分，AGV小车控制部分包括2个AGV小车PLC控制器，每个AGV小车PLC控制器与AGV小车的驱动电机、转向电机、磁导航传感器、移载机构、压力传感器分别控制连接；轿厢控制部分包括电梯轿厢升降PLC控制器，电梯轿厢升降PLC控制器与楼层传感器以及两个轿厢的升降电机1、2分别控制连接；两个轿厢的升降电机1、2分别用于提升两个电梯轿厢；各个AGV小车PLC控制器、电梯轿厢升降PLC控制器分别连接有报警器、防护装置、显示器，每个AGV小车PLC控制器分别通过通讯卡与主控计算机无线通讯连接，电梯轿厢升降PLC控制器与主控计算机直接通讯连接，主控计算机与监控设备连接。

还包括线上存取车APP，线上存取车APP与控制系统进行无线通信。

一种基于多AGV协同技术的立体车库停车方法，该方法采用基于多AGV协同技术的立体车库系统进行停车，具体包括以下步骤：

(一)停车步骤

(1.1)待停车辆停放在停车等候区，检测空闲的电梯轿厢与AGV小车；

(1.2)空闲的电梯轿厢与空闲的AGV小车接收指令后配合成组，并运行至停车等候区所在楼层，AGV小车将车辆运输至电梯轿厢内；

(1.3)电梯轿厢接收指令运行至指定楼层等待；

(1.4)电梯轿厢内的AGV小车将待停车辆运输至指定车位后返回电梯轿厢内等待命令；

(二)取车步骤

(2.1)空闲的AGV小车接收指令后驶入空闲的电梯轿厢，电梯轿厢接收指令后运行至待取车辆所在楼层；

(2.2)电梯轿厢内的AGV小车接收指令并运行至待停车辆下，将车辆运输至电梯轿厢内；

(2.3)电梯轿厢接收指令运行至取车等候区所在楼层等待；

(2.4)电梯轿厢内的AGV小车将待取车辆运输至取车等候区的指定位置后，AGV小车回到电梯轿厢或在停车等候区等待命令；

(三)运输AGV小车步骤

(3.1)实时判断电梯轿厢内、停车等候区内AGV小车的数量；

(3.2)将超过阈值的位置的AGV小车自主回位或通过空闲的电梯轿厢运输至低于阈值的位置处。

进一步地，在一个任务周期内实时检测计算下一次存取工作任务，进行任务规划，并进行最优路径规划，以达到最短时间完成任务。

进一步地，还可以通过线上存取车APP进行预约存取车，所述线上存取车APP接收到预约存取车订单后，可根据预约时间计算得出最优目标楼层车位，空闲的AGV小车可配合空闲的电梯轿厢在目标楼层车位预存预约车辆车位；对取车的可以先将目标车辆转存最优车位，对存车则保留最优目标楼层车位，待目标车辆进入等待区后优先存取，相同目标楼层的则预约时间靠前的优先；根据预约时间暂时计算不出目标楼层的，系统持续计算，同时系统会根据所有订单的存取车时间实时调整存取车快捷通道。

待存取车辆的目标车位位于每层宫格靠近电梯井位置时可直接通过AGV小车进行存取；待存取车辆的目标车位位于每层宫格的四角位置时，如果当前楼层有空闲停车位，则先通过AGV小车挪出通道，再通过AGV小车进行存取；待取车辆的目标车位位于每层宫格的四角位置时，如果当前楼层没有空闲停车位，控制AGV小车将道路之一上的车辆存放在其中一个轿厢里再提升，此处提升为让开空间，待角落车取出离开其所在楼层后，将轿厢中车辆再于附近车位区停放，然后通过AGV小车将待取的车辆从角落取出，用另一个轿厢将车下降到出口直至送至取车等候区。

本发明的工作过程如下：

一.停车过程(假设初始状态时，一号轿厢、二号轿厢分别停在电梯井内的一层和负一层位置，且一号轿厢、二号轿厢内均有闲置停放的AGV小车)

1.车主将汽车开到本发明立体车库的停车等候区，此时车主即可下车离开，车牌识别系统和监控系统检测到汽车，并将汽车的车牌和汽车的车型信息传送给主控计算机，主控计算机保存汽车的基本信息；

2.主控计算机检测空闲停车位信息和轿厢位置信息；

3.主控计算机并开始收费计时。主控计算机再给控制AGV小车的AGV小车PLC控制器发送指令，停放在一号电梯轿厢的AGV小车的驱动电机运行，AGV小车通过自身磁导航系统沿着规定路径到达位于停车等候区的待停汽车处，再通过光电传感器对车宽和车高进行测量，将汽车尺寸信息通过无线传输模块发送给主控计算机，主控计算机保存并通过遗传算法运算两待停车辆的合适停车位后，AGV小车原路返回将汽车运到一号轿厢中；其中遗传算法的运算过程如图3所示。

3.AGV小车通过压力传感器检测到移载机构上的汽车，主控计算机给控制电梯轿厢升降电机的电梯轿厢升降PLC控制器发送指令，升降电机1运行，将一号轿厢连同汽车运到目标车位的楼层；

4.一号轿厢上升过程中，主控计算机再给控制电梯轿厢升降电机的电梯轿厢升降PLC控制器发送指令，升降电机2将二号轿厢运到车库一层，此时二号轿厢的AGV小车和之前的过程一样，将汽车运到二号轿厢中，主控计算机再次向控制电梯轿厢升降电机的电梯轿厢升降PLC控制器发生指令，二号轿厢连同汽车到达目标楼层；

5.当轿厢到达指定楼层后，主控计算机给控制AGV小车的AGV小车PLC控制器发送指令，AGV小车PLC控制器控制小车的驱动电机和导航系统载着汽车通过规定路径到达指定停车位；

6.主控计算机通过传感器检测到汽车成功到达目标停车位后，向控制AGV小车的AGV小车PLC控制器发送指令，控制AGV小车的驱动电机和磁导航系统使小车沿规定路径返回轿厢；

7.主控计算机再向控制电梯轿厢升降电机的电梯轿厢升降PLC控制器发送指令，升降电机2先将二号轿厢运回地下待转区负一层或负二层，升降电机1再将一号轿厢运回车库一层；

上述过程是在有两辆汽车需要停放的情况下系统的一个工作流程，当只有一辆车需要停放时，二号轿厢一直在地下待转区负一层或负二层处于待机状态，系统只需使用一号轿厢即可完成工作；

二.取车过程

1.车主在APP上点击“取车”，主控计算机通过无线通信模块接收到取车信号，通过保存的信息确定目标车辆；

2.主控计算机给控制升降电机的PLC发送指令，控制轿厢到达目的车辆的楼层，再给控制AGV小车的AGV小车PLC控制器发送指令，载车板上的AGV小车通过驱动电机和磁导航系统沿规定路线将目的车辆运到轿厢；

3.控制电梯轿厢升降机的电梯轿厢升降PLC控制器再启动升降电机将轿箱传送到一层，AGV小车将汽车运到车库出口取车等候区，后原路返回，车主将汽车开走，主控计算机通过监控系统检测到汽车离开，APP停止计时，结算停车费；

4.若车主在规定时间内没有将汽车开走，主控计算机通过监控系统检测到汽车还未离开，则APP继续收费，并通过无线通信模块向车主的APP发送取车信息。

三.报警

在工作的整个流程中，监控系统会实时监测系统的工作状况，将信息传送给主控计算机。若某个设备发生故障，主控计算机向报警系统发送指令，报警系统工作，报警指示灯闪烁，通知工作人员维修。

其中，AGV小车通过磁导航的方式实现运动。在AGV小车的行驶路径上布置磁带，通过对磁导航传感器采集的信号进行处理从而实现对AGV的引导。

另外，AGV小车可以实现全方移动，在九宫格四角取车方法是：当在与升降电梯井靠近的车位有车，完全挡住取车道路时，需要先将道路之一上的车用AGV小车取走运送到其它车位，或存放在其中一个轿厢里再提升(此处提升为让开空间，待角落车取出离开其所在层后，可以将轿厢中车辆再于附近车位区停放)，然后通过AGV小车将待取的车辆从角落取出，用另一个轿厢将车下降到出口直至送给司机取车点；而在往角落存车时非常简单，只要用AGV小车将车辆运送到角落，按由内到外顺序排列。

车位停放存取顺序原则：普通情况先低后高，先边再角；根据预约时间和用户大数据来动态调整，先取车存低楼层；两轿厢可同时取车，上面取高楼层，下面取其以下楼层车位车辆。

空闲的AGV小车可以对停车位或者停取车等候区的车辆进行合理调度，提高存放车的数量和存取效率。

如图4、5所示，下面是接到两辆车辆同时待停或两辆车辆同时待取任务后的处理流程：

流程1：两车进入停车区，主控计算机检测空闲停车位和升降电机状态，运行遗传算法计算最佳停车位；1号AGV启动，将1号车辆运入1号升降电机；1号升降电机上行，同时2号升降电机上行至一层；2号AGV启动，将2号车辆运入2号升降电机后，2号升降电机上行；1、2号升降电机分别到达目的楼层，停止运行；1、2号AGV启动，分别将1、2号车辆运入停车位；1、2号AGV分别返回1、2号升降电机。

流程2：两车进入停车区，主控计算机检测空闲停车位和升降电机状态，运行遗传算法计算最佳停车位；1号AGV启动，将1号车辆运入1号升降电机；1号升降电机上行，同时2号升降电机上行至一层；2号AGV启动，将车辆运入2号升降电机；1号升降电机到达目的楼层，停止运行；1号AGV启动，将1号车辆运入停车位后返回升降电机；1号升降电机上升一层，同时2号升降电机上行；2号升降电机到达目的楼层，停止运行；2号AGV启动，将车辆运入停车位后返回2号升降电机。

流程3：两车进入停车区，主控计算机检测空闲停车位和升降电机状态，运行遗传算法计算最佳停车位；1、2号AGV启动，分别将1、2号车辆运入1、2号升降电机；1、2号升降电机同时启动上行；1、2号升降电机分别到达目的楼层，停止运行；1、2号AGV启动，分别将1、2号车辆运入停车位；1、2号AGV分别返回1、2号升降电机。

流程4：两车进入停车区，主控计算机检测空闲停车位和升降电机状态，运行遗传算法计算最佳停车位；1、2号AGV启动，分别将1、2号车辆运入1、2号升降电机；1号升降电机上行；1号升降电机到达目的楼层，停止运行；1号AGV启动，将1号车辆运入停车位后返回升降电机；1号升降电机上升一层，同时2号升降电机上行；2号升降电机到达目的楼层，停止运行；2号AGV启动，将车辆运入停车位后返回2号升降电机。

流程5：两车进入停车区，主控计算机检测空闲停车位和升降电机状态，运行遗传算法计算最佳停车位；2号升降电机升至一层；2号AGV启动，将2号车辆运入2号升降电机；2号升降电机上行；2号升降电机到达目的楼层，停止运行；2号AGV启动，将2号车辆运入停车位后返回升降电机；2号升降电机下行至负一层待命，1号升降电机完成上一任务指令后下行至一层；1号AGV启动，将1号车辆运入1号升降电机；1号升降电机上行；1号升降电机到达目的楼层，停止运行；1号AGV启动，将车辆运入停车位后返回1号升降电机。

流程6：两车进入停车区，主控计算机检测空闲停车位和升降电机状态，运行遗传算法计算最佳停车位；2号AGV启动，将2号车辆运入2号升降电机；1号升降电机完成上一任务指令后下行至一层；1号AGV启动，将1号车辆运入1号升降电机；1、2号升降电机同时启动上行；1、2号升降电机分别到达目的楼层，停止运行；1、2号AGV启动，分别将1、2号车辆运入停车位；1、2号AGV分别返回1、2号升降电机。

流程7：两车进入停车区，主控计算机检测空闲停车位和升降电机状态，运行遗传算法计算最佳停车位；2号AGV启动，将2号车辆运入升降电机；1号升降电机完成上一任务指令后下行至一层；1号AGV启动，将1号车辆运入升降电机；1号升降电机上行；1号升降电机到达目的楼层，停止运行；1号AGV启动，将1号车辆运入停车位后返回1号升降电机；1号升降电机上升一层，同时2号升降电机上行；2号升降电机到达目的楼层，停止运行；2号AGV启动，将2号车辆运入停车位后返回2号升降电机。

流程8：主控计算机接收两取车任务指令；1号升降电机上行至目的楼层；1号升降电机停止运行，1号AGV将1号车辆运入1号升降电机；1号升降电机上行1层，同时2号升降电机上行；2号升降电机上行至目的楼层；2号升降电机停止运行，2号AGV将2号车辆运入2号升降电机；2号升降电机下行至负一层，同时1号升降电机下行至一层；1号AGV将车辆运入一层取车区。同时2号AGV将车辆运入负一层取车区；1号AGV返回1号升降电机，同时2号AGV返回2号升降电机。

流程9：主控计算机接收两取车任务指令；1、2号升降电机同时上行；1、2号升降电机分别到达目的楼层停止运行；1号AGV将1号车辆运入1号升降电机，同时2号AGV将2号车辆运入2号升降电机；2号升降电机下行至负一层，同时1号升降电机下行至一层；1号AGV将车辆运入一层取车区。同时2号AGV将车辆运入负一层取车区；1号AGV返回1号升降电机，同时2号AGV返回2号升降电机。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。