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多自动导引小车系统(AGVS)路径规划研究

赵东雄  
【摘要】:随着生产物流自动化程度的提高,柔性制造系统和自动化立体化仓库等的发展,自动导引车系统(AGV)作为物流系统和柔性制造系统中的关键子系统应用越来越广泛,其主要用于物料输送环节方便自动化管理、提高加工制造系统柔性和灵活性以及提高企业的生产效率。AGV系统路径规划与优化是AGV系统应用中需重点研究的问题,AGV系统路径规划主要包括单台AGV最优路径规划和多AGVs相互之间的协调、避碰等问题,随着系统中AGV的数量的不断增加多AGVs的路径规划也变得越来越复杂。本文在国内外学者研究的基础上,结合企业的实际问题,对AGV系统路径搜索及其优化进行研究。 本文首先介绍AGV的结构组成及其系统组成,并对AGV控制系统中最主要的问题进行分析研究,阐述了导航小车的导引方法,并确定以激光导引作为研究对象;其次对单台AGV路径规划优化技术进行研究,在建立电子地图的基础之上,对Dijkstra算法进行改进和优化,通过缩小搜索范围提高搜索效率,通过加入评价指标使得优化后的算法搜索到的路径更适合实际运行,从而实现单AGV路径规划;然后针对多台AGVs的无碰撞路径规划问题,采用与时间窗原理相结合的预先规划算法,并提出弹性时间窗的概念对于路径连续且时间连续的情况可直接进行路径规划,对于路径连续但时间不连续的情况,通过提供弹性时间窗方式以获取更多可以被搜索的时间段;由于弹性时间窗的引入会使得在路径规划中在某些节点产生时间冲突,本文采用两种策略来解决:1)重新搜索路径,避开时间窗冲突的节点;2)通过速度调节平移时间窗,从而实现了基于先验决策的AGV无碰撞路径规划。将改进的Dijkstra算法和时间窗相结合,按照优先级顺序规划各个AGV的路径,通过检测后续规划路径是否与已存在的规划路径发生空间和时间冲突,并调用优化算法和规避策略进行最优路径的选择,从而实现AGV的无碰撞路径规划;最后开发了AGV系统地面控制仿真系统平台,对单台和多台AGV路径规划优化算法进行了仿真验证,结果表明优化后的路径规划算法和冲突解决策略是可行的,为实际应用打下了一定基础。


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