高密集度AGV快递包裹分拣系统的路径规划研究及实现

发布时间：2020-06-30 23:02

【摘要】：近年来,电子商务迅猛发展,快递包裹的数量急剧增加,传统人工分拣的效率和准确率已跟不上行业的发展速度。交叉带分拣机等自动分拣系统虽然分拣效率较高,但占地面积大,一次性投入成本高,而且一旦建成就不可改变,柔性和灵活性差,能耗高,一般只有在大型的分拣中心才会有,其一次性的高投入让许多中小物流公司望而生畏。自动引导小车(AGV)高度的灵活性和低能耗可较好的适应现代物流“多品种、小批量、相对集中”的特点,因此基于AGV的快递包裹分拣系统成为智能物流近年来的热点之一,其研究具有重要的实用价值。在基于AGV的快递包裹分拣系统场地中,为了提高分拣效率,通常会尽可能的增加AGV的数量,在固定大小的场地中,AGV数量的增加会使得场地内AGV密集度增加,这就使得分拣场地中AGV数量较多,密集度较高。再加上分拣中心通常采用可自由灵活行走的AGV来进行包裹的搬运,这就极易造成AGV相互拥堵,甚至堵塞,使得整个分拣系统的分拣效率急剧下降。传统的路径规划方法虽然可以规划出最短路径,但是无法解决拥堵和堵塞的问题。针对此问题,本文提出可避免拥挤的CAA*(Congestion-avoidable A*)算法,该算法以A*算法为基础,引入动态属性节点,建立动态环境模型,节点动态属性记录了要经过当前节点的AGV及其经过的时间点,根据这些信息可以对各个节点某一时间范围内AGV的数量进行预测,判断该节点是否是潜在的拥挤节点。在路径规划时碰到潜在的拥挤节点时,增加其通行代价,从而避开这个潜在拥挤节点。对实际项目场地的仿真表明,本文的算法比传统的A*算法AGV密集度提高了28.57%,系统分拣效率提高了24.29%。为了实现基于AGV的快递包裹分拣系统,本文对实际分拣场地进行仿真,使用栅格地图法对其进行环境建模,并设计了栅格节点方向,创建单方向道路的电子地图。使用本文提出的CAA*算法进行AGV的路径规划以避免拥塞。为了方便扩展和降低系统耦合性,系统采用了面向服务的系统架构,整个系统以控制中心为核心,子系统通过消息总线对控制中心提供服务,子系统不依赖控制中心,可以独立开发,独立运行。消息总线使用JSON作为数据传输协议。采用集中式管理方式对所有AGV进行行走控制,调度系统与AGV通过局域网进行信息交互。调度系统在控制AGV行走时实时检测是否存在冲突,并根据冲突类型解决冲突。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F252
【图文】：

图 1.1 2013-2018 年中国快递业务量统计情况拣的主要任务是将不同类别、不同去向的包裹进行分类，将同一到一起，发往目的地。最原始的快递包裹分拣是通过人工查寻、分类。在这种模式下，浪费了巨大的人力物力，而且效率低下，进行乏味、单调的包裹分拣容易疲劳，使得分拣效率进一步下降会降低。另一方面随着我国经济的发展，人力成本也在逐年上升攀升的需求，追求更低成本、更高效率和更高服务水平的配送服在进行加速转型，分拣工作正由劳动密集产业向技术密集型产业系统是物流行业进行产业升级的先进科技产品之一。分拣相比，自动化分拣系统具有以下的优势：2016年2017年2018年

图 1.2 交叉传输带自动分拣1.2 研究现状1.2.1 国内外自动化分拣现状我国目前投入使用的自动化分拣设备中，比较常用的就是基于传送带模式的自动分拣系统。它的占地面积大、一次性投入高，是一整套极其大型的自动化设备 [3] 。主要适用于大型分拣中心对大批量包裹进行分拣，中小型分拣中心难以进行这样的高投入，所以我国大多数中小型分拣中心都是通过人工完成的。待分拣的包裹到达仓库后，由人工手持扫描枪扫描快递包裹上的条形码，读取到目的地信息后，将物流信息录入系统，将包裹放到对应的包装袋中，如果包装袋满了，就打包封装，运送至相对应的仓库区域。

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本文编号：2735946