移动机器人(AMR)控制系统简介

        AMR（Autonomous Mobile Robot），全称为自主移动机器人，是集环境感知，动态决策规划，行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。冠超科技自主研发的AMR控制系统V2.0应用软件，采用分布式架构进行整体设计。分布式子系统主要包括导航系统、感知系统、底盘系统、执行系统、决策系统、信号I/O系统，各子系统有机结合实现AMR自主完成各种运载任务，实现真正意义上的无人智能化“搬运-仓储”现代工厂。决策系统作为AMR对上级系统交互的接口，通过MQTT消息队列遥传协议与智能设备管控平台（ACS）实现上下任务、交通和状态的信息交互。

图1 移动机器人控制系统架构图

        AMR控制系统采用分布式布局，各子系统之间通过消数据息分发协议OpenDDS实现各自消息主题的发布和接收，极大的降低了系统之间的耦合性，减少了各子系统单独可维护难度，提高了AMR控制系统可扩展特性。各子系统功能简要介绍如下：

决策系统(Decision)：决策系统作为AMR控制系统的中心，相当于机器人控制系统的大脑。决策系统根据外界环境感知信息和上层智能设备管控平台系统发布的任务和交通行为控制指令，在协调和监控机器人各子系统的基础上，完成上层系统下发的各类任务。

图2 AMR机器人决策系统功能

导航系统(Navigation)：导航系统结合自身构建的轮廓地图和导航标志参考物，对AMR自身所处工厂实时位置进行精确定位计算，为底盘系统、执行系统及决策系统提供AMR实时位姿。

图3 AMR机器人支持的导航方式

感知系统(Perception)：感知系统实时检测AMR周围环境信息，进行包括货物感知和位姿计算、工厂各类移动设备感知及空间计算、货位货物感知及空间位置计算、行人检测及提示等任务。作为AMR控制系统提供环境理解的重要组成部分，为底盘系统、执行系统、决策系统提供环境数据支撑和参考。

图4 AMR机器人视觉感知系统

底盘系统(Chassis)：底盘系统接收决策系统发布的任务和交通指令，接收导航系统发布的AMR空间实时位姿，同时结合环境感知系统发布的空间目标感知结果，在与执行系统协同工作的基础上实现对货物的安全高效物流运输。目前支持差速驱动、单舵轮驱动、双舵轮万向移动、四舵轮万向移动等底盘类型。

图5 AMR机器人系统支持的底盘类型

执行系统(Actuator)：执行系统接收决策系统发布的任务，根据底盘系统实时转运货物情况，在任务路径上的合适位置进行相应的取放货准备、取放货动作执行，将货物安全准确的放置到指定的目标位置。执行系统根据不同的机器人夹具动作类型、机构数量、先后动作顺序，将各动作进行配置化以实现不同机构运动模型的执行机构控制。

图6 AMR机器人系统支持的执行系统类型

信号系统(Signal-I/O)：信号I/O系统根据配置的系统功能和对应端口，采集AMR相应的传感器信息，将其整合并分类成其余各子系统所需的功能信号；同时，将其余各子系统的功能输出信号转换成驱动器和各类设备的信号输出。

图7 AMR机器人系统信号处理流程

 AMR部署平台工具：为方便客户方便快捷部署移动机器人控制系统，开发机器人部署平台工具。平台工具整合了包括导航地图构建、路径绘制、子系统模型配置、子系统状态监控、系统任务测试及记录、各传感器参数标定等一系列插件工具，同时提供了良好的人机交互界面便于快速理解和操作，整体提高项目现场机器人控制系统部署效率。

图8 车体结构参数可视化配置

图9 执行系统动作链流程配置

图10 子系统可视化监控

图11 地图和路径创建