无人搬运车(Automatic Guided Vehicle ,AGV)作为现代柔性制造系统中的关键设备,在整个产品的生产过程中起着纽带的作用。分析当前AGV应用案例可以发现,国内自主研发的AGV技术方案大都是采用单片机、可编程逻辑控制器或者是工控机来进行控制。采用单片机、可编程逻辑控制器系统的扩展有较大的局限,对于实现复杂的调度协作算法比较困难;工控机由于发热过大及磁盘震动等原因容易导致工作稳定性不高。针对这两面的难题,研究并设计出一种面向柔性制造系统的,具有工作性能稳定、功能扩展方便、配置灵活等特点的AGV控制器。整个控制器的设计包括两个部分,一个是分布式控制模式下的车载控制器的设计和实现,另一个是集中式控制模式下的上位机的控制/管理策略设计。本文的设计为AGV控制系统的研究提供了一种新的方案。本文首先针对AGV在柔性制造系统中的应用,进行了需求分析,确定并设计了AGV的基本功能模块,包括:电机驱动、路径导航、里程定位、避障防护、运行日志记录等。在方案设计的基础上,选用数字信号控制器(Digital Signal Controller,DSC)芯片作为AGV的核心控制单元,使得控制器既能进行复杂的调度运算,又能保证系统的低功耗、低成本、编程简单等优点。设计了基于MC56F8366的AGV车载控制器,该车载控制器具有外设接口丰富、配置灵活、通用性好等优点:既可以用在磁导航传感器的导引车上,又可以用在激光雷达导引的AGV车上,还可以用在采用惯性导航方式的车上;既可以采用PWM波来控制电机,也可以通过CAN总线通信的方式间接驱动电机。同时,设计的控制器既可以用在单辆AGV系统中,也能用在多AGV需要协作调度的大型柔性制造系统中。本文选用了磁条导航、CAN通信控制电机伺服驱动器、Zigbee无线通讯的模块配置方案,并在此基础上,为整个AGV系统设计了设定面板模块、外设接口模块。在硬件方案完成的基础上,对系统的软件流程部分进行了研究和设计。在路径规划中应用了Dijkstra算法,使得AGV可以在设定的起点和终点之间找出一条最短路径。AGV在行驶的过程中根据读到的地标参数加载最短路径上对应边的参数信息。另外提出了两种系统调度控制的方式:一种是基于DSC的分布式控制方法,该调度控制方式适用于AGV比较少的场合,AGV自主响应任务请求并对实际工况作出对应的反应;另一种是集中式的控制方式,根据AGV反馈的状态信息,上位机发出AGV的控制指令,该调度方式适用于AGV较多的场合,所以对通信的要求比较高。两种调度方式的硬件部分基本相同,只是内部的软件流程不同,配置灵活,方便用户根据不同的应用场合选择对应的方案。在多AGV系统中,需要为每辆AGV在各自的起点和终点之间找出无冲突、时间最优的路径。针对静态路径规划方法计算量大、整个AGV系统运行耗时过长等不足,本文提出一种基于时间窗的动态路径规划算法。设计的时间窗算法充分考虑到AGV嵌入式应用的特点(即内存空间小、实时性高等),只关心当前时间点之后的重叠时间窗,对低优先级任务的重叠时间窗进行的迭代更新处理,最终实现了无冲突、时间最优的路径规划。仿真实验和实车实验表明,该时间窗算法用在AGV路径规划上,能实现多车之间的无冲突、时间最优的路径规划功能。