AGV调度系统与路径规划研究

发布时间：2020-10-27 11:59

　　 自动导航运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)出现于20世纪50年代,是一种自动化的智能运输设备,属于移动轮式机器人的一种,AGV可以在自动化生产线或物料运输系统中完成物料搬运、运输、转移等任务,是整个物流运输自动化系统和工业生产自动化控制系统的重要组成部分之一。制造业生产运输及物流业仓储物流等产业已经逐渐采用AGV自动运输来代替传统手工搬运和叉车搬运等方式,这些企业的生产物流订单大多具有周期短、批次多、单次运输量小、路径复杂等特点,因此,研发一套高效率、优化任务分配方案并能为多AGV规划出无冲突最短路径的AGV调度管理系统具有重要现实意义。本文通过分析总结国内外的AGV调度与路径规划算法研究现状,对AGV系统调度原则与调度任务、AGV路径规划算法等方面进行了研究,开发了一套AGV调度管理系统软件。论文主要研究内容如下:基于AGV调度系统的功能需求和模块化设计原则,对调度系统各个功能模块进行介绍,对AGV软件系统体系分类为应用层、控制传输层和模块功能层三类,规划出AGV软件系统的工作流程,并进行了数据库设计和AGV调度管理系统软件设计。基于图论的拓扑地图表示方法,结合邻接表的存储方式,建立了 AGV电子地图模型,对实际车间环境中的上/下料点、充电站、停靠点等位置进行了描述;基于复合指标调度原则,综合考虑AGV的行驶距离和AGV利用率,进行了调度任务的建模,提出了一种分任务队列的在线式任务调度策略,可满足多任务分配给多AGV的调度需求,定义了任务和任务的生命周期,并对任务优先级进行了分配;针对工厂内物流运输AGV采用传统路径规划算法转弯过多的情况,提出了一种改进的A*算法,在基于曼哈顿距离的启发函数上加入转弯权值,通过20组仿真实验验证,改进后A*算法平均搜索量为125次,平均转弯次数为3次,优于传统A*算法40%,验证了改进A*算法的搜索量和转弯次数优于A*算法。基于单AGV调度运行实验,验证了调度系统对AGV规划出了一条转弯次数最少的最短路径的要求;也进一步验证了改进的A*最短路径规划算法是合理的,能够达到预期目标;基于单AGV多任务随机分配测试实验,验证了 10组任务分配给同一 AGV,其中,10组任务均能规划出最短路径,8条路径转弯次数最少,验证了调度系统在进行多任务的分配时,所规划的路径均为最短路径且转弯次数较少;基于对双AGV的调度运行实验,验证了调度系统对AGV1和AGV2均规划出最短且转弯次数最少的路径,在节点两辆AGV发生冲突时,AGV1由于优先级更高会优先通行,验证了调度系统优先级分配策略的有效性。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH22
【部分图文】：

和ＡＧＶ本地监控技术等方面日趋成熟［＇作为柔性智能化的物料搬运设备，ＡＧＶ??的应用场景也愈来愈多样化，由单一的运输设备转变为智能化的运输工具、分拣??设备、装配工具、服务工具等。如图１－２所示，ＡＧＶ广泛的应用于电商分拣中??心、制造业原料仓库及成品仓库、３Ｃ制造业和烟草、医疗、汽车、食品、服装等??行业，如，上海洋山港码头应用了重载集装箱搬运ＡＧＶ，南京夫子庙出现了自??动泊车机器人，许多电商、快递企业使用了分拣机器人来搬运和分拣货物，并且??据专业媒体报道，２０１６年中国ＡＧＶ市场保持了?２５％以上速度的增长［８］。??■■■■■Ｉ?■刚＿ｒ—?ｉｒ?—??（ａ）ＡＧＶ应用于制造业?（ｂ）ＡＧＶ应用于汽车行业??ＳＰｒｆｅ＾??（ｃ）ＡＧＶ应用于物流业?（ｄ）ＡＧＶ应用于港口行业??图１－２ＡＧＶ在各行业的应用??制造业生产运输及物流业仓储物流等产业已经逐渐采用ＡＧＶ自动运输来代??替传统手工搬运和叉车搬运等方式，这些企业的生产物流订单大多具有周期短、??批次多、单次运输量小、路径复杂等特点，因此，研发一套高效率、优化任务分??２??

Ｖ关键技术国内外研究现状及发展趋势??Ｖ的研究发展概况??Ｖ的发展起源于美国，在美国、欧洲、日本等国家的发展都非上著名的ＡＧＶ厂商绝大多数来自欧美［９］，ＡＧＶ由瑞典在１９６９作业过程中首次采用，１９７３年瑞典ＶＯＬＶＯ公司在ＫＡＬＭＡＲ轿大量的采用了?ＡＧＶ进行自动化装配作业［ＩＧ］。比利时公司Ｅｇｅｍｉｎ惯性导引与激光导引结合的导引方式，其公司主要专注于三大业系统、ＡＧＶ自动导引车系统、地链输送系统，如图１－３所示，储管理系统仿真模型。近年来，ＡＧＶ己在世界范围内获得广泛认用于车体的精确控制和导引，可精确控制ＡＧＶ在窄巷道里重复精确地对货物定位或管理复杂的货物搬运操作，允许系统里所导引传感器按照既定的路线行驶，它是一个开放的操作平台［１１］。??

其仓储物流ＡＧＶ的使用呈现爆发增长的态势，因此，这也给了国内ＡＧＶ??企业立足国内市场，进而发展为成熟的研发生产体系的机会。ＡＧＶ的增长趋势??如图１－４所示。??１２０００???—????１８０％??擊－１６０％??１００００?????Ｗ??－?１４０％??抝⑴??????／?－?１２０％??／?Ｍ?－?１００％??６０００????—罐?￣??／?Ｈ?＊?８０％??４０００??——－?６０％??漏－■肩－喜—娜??■?■?■?■?■?■?＇?观??２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６??钃■新增量?１２６０?１８７０?２３８０?３２００?４２８０?１１３００??—増长率?｜?２０％?４８％?２７％?３４．５０％?３４％?１６０％??图１－４?２０１１－２０１６年中国ＡＧＶ新增量与增长率（单位：台）??由图可知，我国ＡＧＶ产业的市场规模不断提升，在世界上增长率处于领先??地位，并且ＡＧＶ的应用领域已经不局限与工业领域，如汽车企业、烟草企业等，??现在ＡＧＶ在商业服务行业，如：仓储物流、自动泊车、医疗服务等都有广泛的??应用。其中，由于电商及快递行业的快速发展，带动了仓储物流ＡＧＶ需求的爆??发式增长。２０１６年仓储ＡＧＶ销量接近１５００台，占整体ＡＧＶ销量的１５％［１２］。??１．２．２?ＡＧＶ调度理论国内外研究现状??ＡＧＶ调度是指在某些约束条件下，例如截止时间、优先级等，分配一组ＡＧＶ??来实现特定约束条件下的一组上料或下料的任务。这些任务通常与资源的处理时??间或资源利用有关
【参考文献】

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本文编号：2858494