自动导引车路径规划

2020/7/101自动导引车路径规划作者：崔晨群班级：工物121学号：2012102220132020/7/102一、自动导引车(AutomatedGuidedVehicle，简称AGV）路径规划问题的提出AGV的效率对仓储系统的运作效率有重要的影响，而AGV系统的效率很大程度上取决于对路径的导引，即AGV运送路径的优劣严重影响AGV的效率，间接制约着仓储系统的自动化程度及企业的生产效率。对于单AGV而言，路径规划相对比较简单，即从出发点到目标点的最短路径。对于多AGV自动化仓储系统路径规划，要考虑到避免系统的冲突、碰撞，这就不得不涉及到路径规划。因此研究自动化仓储系统AGV路径规划问题就变得十分必要。2020/7/103二、固定路径导引AGV路径规划1.单AGV路径规划1）局部路径规划局部路径规划要解决的是根据具体环境模型找出一条连接两个不同目标点最佳路径。利用Floyd算法能较好地解决AGV局部路径规划。2）全局路径规划全局路径规划负责根据局部路径规划的结果，为当前任务中所需运送的所有物品安排一个最优运送次序，即一条最佳的全局路径。AGV的全局路径规划可以转化为TSP问题，然后用模拟退火算法（SA算法）通过模拟固体退火过程，采用Metropolis接受准则，可以在多项式时间取得问题的近似解。2020/7/104二、固定路径导引AGV路径规划2.多AGV路径规划单台AGV不能从整体上提高自动化仓储效率的要求，因此多AGV路径规划问题成为研究的热点。多AGV的应用首先要解决的是避碰问题，即在完成任务的前提下，避免与其他正在工作的AGV发生碰撞问题。1）而引起碰撞的主要原因有：（1）线路交叉；（2）多个AGV的线路冲突；（3）AGV本身出现故障；（4）运输线路超负荷运行。2）多AGV的碰撞类型有如图四种，根据碰撞类型提出两种主要解决方案：（1）延时等待：主要解决b、c碰撞类型。（2）局部调整路径：主要解决第一类碰撞类型。2020/7/105二、固定路径导引AGV路径规划3）多AGV路径规划所用方法：基于CPN的AGV控制系统建模与求解方法：：AGV等待任务:AGV向目标工位移动:AGV处于冲突检测中：AGV处于冲突中:AGV处于执行解决冲突方案的状态：新任务：检测冲突：无冲突：发现冲突：解决冲突：执行解决方案：任务结束CPN较好的描述了AGVS系统地运行情况，为解决多AGV路径规划问题提供很好的分析工具和理论指导，有效地解决了多AGV小车路径规划问题。1P2P3P4P5P1t2t3t4t5t6t7t2020/7/106三、自由路径导引AGV路径规划在固定路径环境中，AGV只能完成一些简单的任务。随着作业任务的复杂化，要求AGV能实现自由路径行走方式。下面将应用一种新的方法——模拟退火-人工势场法，并介绍基于该方法的路径规划系统的设计。人工势场法的基本思想是构造目标位姿引力场和周围障碍物斥力场共同作用的人工势场，搜索势函数的下降方向来寻找无碰路径。人工势场法最主要的弊端是在到达目标位置前陷入局部最小点而无法达到目标位置。通过将模拟退火算法和人工势场法结合，利用模拟退火算法求解全局极小点。模拟退火-人公势场法的流程如右图2020/7/107三、自由路径导引AGV路径规划用VisualC++6.0为工具开发了基于SA-APE的AGV路径规划原型系统，该系统实现了单AGV无碰撞路径的自动生成，下图为复杂环境下，算法生成无碰撞路径的仿真实例。2020/7/108四、AGV路径规划实例Dijkstra最短路径确定法。下图中的节点1～5是AGV运行路线上的岔口，6～18是货物装卸点，6是系统的入口，9、15、16是系统的出口，19是AGV停车处。在图(b)中，将AGV可能的运行方向用箭头进行了表示。2020/7/109四、AGV路径规划实例(1)因为节点1～5是找出6～18货物装卸点间最短距离的关键点，故先只考虑系统中的各岔口即节点l～5间的最短路径。为此，将相应箭头所表示的距离填人下面的距离矩阵。因节点1、3之间无直接连接的箭头，但两者之间可通过16、18连在一起，所以C1,3=C1,16+C16,18+Cl8,3=84。C3,4=∞表示所连两点间无直接联系，之间的联系要通过岔口节点。由此得到系统的距离矩阵(表7-2)。距离矩阵2020/7/1010(2)搜索过程最短路径法首先要求找到搜索的起始点i，起始点i必须是通过一个单箭头就能和其余节点相连最多的节点。很显然，图7-24(b)中的节点1符合这个要求，将此节点作为第一层。在找出由该i点出发的最短距离Ci，k后，令di，k=Ci，k再以k节点作为第2次搜索的起点。根据距离矩阵中与k节点对应的行，计算由起始点出发，经此k点到其余节点的最短距离，若到节点j的距离最短，则计算di，k+Ck，j若di，k+Ck，jCi，j再取ij路径的j点作为第3次搜索的起点。重复上面搜索过程（将j替换k）若di，k+Ck，jCi，j令di，j=di，k+Ck，j，再取ikj路径的j点作为第3次搜索的起点。如此往返进行，直到所有节点均被选上为止。四、AGV路径规划实例2020/7/1011