基于大數(shù)據(jù)共建共享的自動導(dǎo)引車控制系統(tǒng)編制說明

體標(biāo)準(zhǔn)《基于大數(shù)據(jù)共建共享的自動導(dǎo)引車控制系統(tǒng)》(征求意見稿)編制說明作組1、任務(wù)來源根據(jù)2020年全國標(biāo)準(zhǔn)化工作要點，大力推動實施標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略，持續(xù)深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革，加強標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，提升引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展的能力。依據(jù)《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》以及《團體標(biāo)準(zhǔn)管理規(guī)定》相關(guān)規(guī)定，中國中小商業(yè)企業(yè)協(xié)會決定制定《基于大數(shù)據(jù)共建共享的自動導(dǎo)引車控制系統(tǒng)》團體標(biāo)準(zhǔn)，滿足企業(yè)及各方對自動導(dǎo)引車控制系統(tǒng)的實際需求，推動相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新，促進行業(yè)健康快速發(fā)展。2、制定背景AGV即自動導(dǎo)引車，是一種在不需要人工引航的情況下就能夠沿預(yù)定的路線自動行駛，將貨物或物料自動從起始點運送到目的地的無人搬運系統(tǒng)。其中視覺引導(dǎo)式AGV，通常是使用CCD攝像機和其他傳感器，AGV的計算處理單元中先行存儲或掃描獲得有周邊環(huán)境的數(shù)據(jù)庫，在AGV行駛過程以及操作過程，將攝像機獲得的動態(tài)環(huán)境圖像與數(shù)據(jù)庫中的進行比較，確定移動動作以及搬運動作。并且AGV一般配備有裝卸機構(gòu)，可以與其他物流設(shè)備自動接口，實現(xiàn)貨物和物料裝卸與搬運全過程自動化。通常貨物裝載于貨盤上，貨盤底部有托盤孔，在智能AGV叉車搬運貨物時，通過識別出貨盤的托盤孔，從而進行叉車搬運貨物的工作，但是，在實際的生產(chǎn)線的倉儲活動中，由于貨物擺放位置的不同，以及待搬運貨物周邊的環(huán)境不同，導(dǎo)致貨叉在進入托盤孔時，存在入叉困難，對準(zhǔn)效率較低，需要長時間的調(diào)整，難以迅速將貨叉引導(dǎo)進入托盤孔，導(dǎo)致AGV叉車的入叉速度較慢，影響生產(chǎn)線貨物的快速流轉(zhuǎn)，并且在貨叉進行搬運過程中，由于貨盤的多樣性，使得貨叉在進入較小的托盤孔時尺寸較大，難以進入托盤孔，在進入較大的托盤孔時由于托盤孔較大貨叉較小，貨叉難以對插起的貨物保持穩(wěn)定支撐，使得搬運不便，難以穩(wěn)定搬運貨物?；诖髷?shù)據(jù)共建共享的自動導(dǎo)引車(AGV)控制系統(tǒng)，包括智能識別模塊、位置控制模塊、姿態(tài)控制模塊、深度學(xué)習(xí)模塊、叉車和寬度可調(diào)節(jié)貨叉，可解決上述貨叉入叉難以精準(zhǔn)插入托盤孔、調(diào)整時間長、對大小不同的貨盤難以進行適配的技術(shù)問題。經(jīng)查詢國內(nèi)尚無基于大數(shù)據(jù)共建共享的自動導(dǎo)引車(AGV)控制系統(tǒng)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為貫徹落實《國務(wù)院關(guān)于深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案》的相關(guān)要求，制定滿足市場和創(chuàng)新需要的團體標(biāo)準(zhǔn)，滿足企業(yè)及各方的實際需求，特提出《基于大數(shù)據(jù)共建共享的自動導(dǎo)引車(AGV)控制系統(tǒng)》團體標(biāo)準(zhǔn)制定項目，指導(dǎo)和推動相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新和質(zhì)量提升，引領(lǐng)行業(yè)健康快速發(fā)展。3、起草過程3.1標(biāo)準(zhǔn)研制階段2022年7月，依據(jù)《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》、《國務(wù)院關(guān)于深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案》等文件的要求，按照中國中小商業(yè)企業(yè)協(xié)會團體標(biāo)準(zhǔn)的制修訂程序組織有關(guān)技術(shù)人員成立標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，確定標(biāo)準(zhǔn)名稱為《基于大數(shù)據(jù)共建共享的自動導(dǎo)引車控制系統(tǒng)》。2022年7~11月，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組收集、整理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化資料、專業(yè)文獻等，為本文件的編制提供參考，并通過企業(yè)調(diào)研，了解企業(yè)實際生產(chǎn)情況，經(jīng)成分分析、研討、論證后編寫完成《基于大數(shù)據(jù)共建共享的自動導(dǎo)引車控制系統(tǒng)》初稿和立項申請書。3.2標(biāo)準(zhǔn)立項階段2022年12月27日，經(jīng)中國中小商業(yè)企業(yè)協(xié)會審查評估后正式發(fā)布了《基于大數(shù)據(jù)共建共享的自動導(dǎo)引車控制系統(tǒng)》團體標(biāo)準(zhǔn)立項通知，并在全國團體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺進行公示。3.3標(biāo)準(zhǔn)起草階段2022年11月~2023年1月，就標(biāo)準(zhǔn)初稿，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組成員通過相關(guān)信息化手段進行多次內(nèi)容討論和交流，并向相關(guān)單位和專家咨詢，在廣泛聽取各方意見和充分論證的基礎(chǔ)上，對標(biāo)準(zhǔn)初稿做了修改，經(jīng)起草工作組組長確認，同意作為征求意見稿，公開征求意見。二、編制原則和主要內(nèi)容1、編制原則在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組按照GB/T1.1-2020給出的規(guī)則編寫，主要遵循以下原則：(1)協(xié)調(diào)性:保證標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。(2)規(guī)范性：嚴格按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則起草，保證標(biāo)準(zhǔn)的編寫質(zhì)量。(3)適用性：結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)管理實踐和產(chǎn)品的主要環(huán)境影響，提出對企業(yè)產(chǎn)品的具體質(zhì)量要求和生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)范。2、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)2.1系統(tǒng)構(gòu)成2.1.1自動導(dǎo)引車控制系統(tǒng)由智能識別模塊、位置控制模塊、姿態(tài)控制模塊、深度學(xué)習(xí)模塊構(gòu)成，詳見圖1所示。圖1系統(tǒng)構(gòu)成2.1.2智能識別模塊用于實時掃描叉車周圍障礙物及貨物信息。智能識別模塊包括若干個探測組件和預(yù)處理組件。a)探測組件用于探測叉車周圍的障礙物信息；b)預(yù)處理組件用于將探測組件探測的障礙物信息匯總，并且所述預(yù)處理組件將障礙物信息整合去除重復(fù)部分后，將整合后的障礙物信息輸出至位置控制模塊進行建模處理。2.1.3位置控制模塊用于根據(jù)智能識別模塊提供的信息控制叉車的位置。位置控制模塊包括空間建模組件、綜合處理組件和定位導(dǎo)航組件。a)空間建模組件用于根據(jù)預(yù)處理組件提供的整合后的障礙物信息，將叉車自身以及周圍障礙物進行空間建模；b)綜合處理組件用于根據(jù)空間建模組件建立的空間模型，識別需要搬運的貨物位置，并且確定叉車與待搬運的貨物之間以及叉車與周圍障礙物之間的位置關(guān)系,確定叉車初步停靠的最佳位置；c)定位導(dǎo)航組件用于根據(jù)空間建模組件建立的空間模型，以及綜合處理組件確定的叉車初步?？康淖罴盐恢?，尋找叉車的最佳行駛路徑，并且根據(jù)最佳行駛路徑控制叉車移動。2.1.4姿態(tài)控制模塊用于根據(jù)叉車與貨物之間的相對位置，控制叉車和寬度可調(diào)節(jié)貨叉的位置和姿態(tài)。姿態(tài)控制模塊包括姿態(tài)選擇組件和姿態(tài)控制組件。a)姿態(tài)選擇組件用于根據(jù)叉車的位置以及智能識別的待搬運的貨物位置，選擇合適的寬度可調(diào)節(jié)貨叉的姿態(tài)控制方式；b)姿態(tài)控制組件根據(jù)姿態(tài)選擇組件確定的姿態(tài)控制方式，控制叉車和可調(diào)節(jié)貨叉進行姿態(tài)。2.1.5深度學(xué)習(xí)模塊包括存儲組件和適應(yīng)學(xué)習(xí)組件：a)存儲組件用于儲存每次搬運貨物的周圍環(huán)境和姿態(tài)控制方式；b)適應(yīng)學(xué)習(xí)組件用于根據(jù)存儲組件存儲的信息采用不同的姿態(tài)控制方式進行模擬，并且將每次的姿態(tài)控制方式進行綜合分析，根據(jù)模擬情況和綜合分析結(jié)果調(diào)節(jié)貨叉的最大扭轉(zhuǎn)角度和叉車的最小移動半徑的閾值。2.2寬度可調(diào)節(jié)貨叉寬度可調(diào)節(jié)貨叉包括負載靠背、兩個貨叉、兩個液壓伸縮桿。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。1——負載靠背；2——貨叉；3——液壓伸縮桿；4——插臂；5——下支撐臂；6——上擴展臂；7——左分離臂；8——右分離臂；9——電動伸縮桿；10——激光測距探頭；11——插塊；12——插槽；13——擴展槽；14——擴展桿。圖2寬度可調(diào)節(jié)貨叉結(jié)構(gòu)圖2.3插取方法2.3.1通過空間建模組件獲取叉車初步?？繒r貨叉和托盤之間的相對姿態(tài)，以及叉車和周圍障礙物之間的空間相對距離；2.3.2根據(jù)叉車初步?？康奈恢门c待搬運的貨物的位置、周圍障礙物對叉車移動的影響情況、貨叉的最大扭轉(zhuǎn)角度以及叉車的最小移動半徑，綜合確定寬度可調(diào)節(jié)貨叉的姿態(tài)控制方式；2.3.3當(dāng)貨叉與周圍障礙物之間的距離小于機器學(xué)習(xí)模塊設(shè)定的叉車的最小移動半徑時，選用附錄A規(guī)定的入叉方式A；2.3.4當(dāng)貨叉與周圍障礙物之間的距離大于機器學(xué)習(xí)模塊設(shè)定的叉車的最小移動半徑時，判斷貨叉的中心軸線與托盤孔的中心軸線之間角度與貨叉的最大扭轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系；a)當(dāng)貨叉的中心軸線與托盤孔的中心軸線之間角度在機器學(xué)習(xí)模塊確定的貨叉的最大扭轉(zhuǎn)角度閾值范圍內(nèi)時，選用附錄A規(guī)定的入叉方式A；b)當(dāng)貨叉的中心軸線與托盤孔中心軸線之間的角度在機器學(xué)習(xí)模塊確定的貨叉的最大扭轉(zhuǎn)角度閾值范圍外時，選用附錄A規(guī)定的入叉方式B；2.4控制裝置2.4.1控制裝置應(yīng)具有防振動功能，避免產(chǎn)生的振動對設(shè)備造成損害或出現(xiàn)功能故障。2.4.2操作面板應(yīng)采用易觀察、易操作結(jié)構(gòu),避免操作人員產(chǎn)生誤操作。2.5運行模式2.5.1運行模式可具有自動方式、手動方式、離線自動方式等執(zhí)行運動指令的方式，方式切換按照GB/T5226.1的要求，應(yīng)防止操作者意外觸及導(dǎo)致方式切換。與安全相關(guān)的部分應(yīng)至少滿足GB/T16855.1中PLb的要求。運行模式主要包括以下幾種方式。a)自動方式：在自動運行方式下，自動導(dǎo)引車應(yīng)能接收系統(tǒng)的管理及指令分配，按照規(guī)劃的路徑執(zhí)行任務(wù)。b)手動方式：在手動控制方式下，自動導(dǎo)引車應(yīng)能在符合要求的地面上運動；手動控制應(yīng)使用制造商提供的操作面板或?qū)Ｓ檬挚匮b置(包括有線或無線)，且無線手動控制裝置應(yīng)采用工業(yè)級產(chǎn)品；在該方式下不能對操作者產(chǎn)生風(fēng)險，應(yīng)按照GB/T15706進行風(fēng)險分析。注：該方式適用于自動導(dǎo)引車的檢修、調(diào)試以及緊急狀態(tài)。c)離線自動方式：在離線自動方式下，自動導(dǎo)引車以單機為運行單元，不受調(diào)度系統(tǒng)管理，在規(guī)定的范圍內(nèi),按規(guī)劃的路徑完成相應(yīng)的任務(wù)。當(dāng)自動導(dǎo)引車不接受調(diào)度系統(tǒng)管理時，在條件允許情況下，宜接受調(diào)度系統(tǒng)的交通管制指令以確保運行安全。2.5.2將自動導(dǎo)引車的手動方式切換為自動方式時，應(yīng)人工選擇自動方式，再按下啟動按鈕，自動導(dǎo)引車才能進入自動方式。當(dāng)自動導(dǎo)引車在自動方式下運行時，如果將切換為手動方式，調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)確保對其所在區(qū)域鎖閉，避免手動操作中的人員或自動導(dǎo)引車與其他運行中的自動導(dǎo)引車發(fā)生碰撞。2.6運動控制應(yīng)具有啟動、停止、急停、復(fù)位(停止后恢復(fù)運行)等運動控制功能。運動控制(包括速度控制、轉(zhuǎn)向控制等)系統(tǒng)與安全相關(guān)的部分應(yīng)至少滿足GB/T16855.1中PL的要求。如果通過障礙物檢測裝置來實現(xiàn)自動導(dǎo)引車安全停車時，運動控制系統(tǒng)與安全相關(guān)的部分應(yīng)至少滿足GB/T16855.1中PLd的要求。2.7負載處理負載搬運裝置的設(shè)計應(yīng)使得自動導(dǎo)引車在任何運行模式下,不應(yīng)產(chǎn)生因負載移動導(dǎo)致的任何危險,且負載系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T10827.1—2014中5.3的要求。注：包括在急停和負載轉(zhuǎn)移情況下。。三、涉及專利的有關(guān)說明本文件不涉及專利及知識產(chǎn)權(quán)問題。四、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)情況，與國際、國內(nèi)同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對比情況本文件為首次自主制定，不涉及國際國外標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)情況。本文件制定過程中參考了：GB/T10827.1—2014工業(yè)車輛安全要求和驗證第1部分：自行式工業(yè)車輛(除無人駕駛車輛、伸縮臂式叉車和載運車)GB/T15706機械安全設(shè)計通則風(fēng)險評估與風(fēng)險減小GB/T16855.1機械安全控制系統(tǒng)安全相關(guān)部件第1部分：設(shè)計通則GB/T20721—2022自動導(dǎo)引車通用技術(shù)條件GB/T30