AGV路径规划及避障算法研究综述

自动导向车(Automated Guided Vehicle, AGV)目前被广泛应用于物流、仓储、制造业和仓储等领域.AGV的路径规划和避障算法是实现AGV自主导航的关键技术,决定了AGV在复杂环境中能否高效、安全地完成任务,近年来成为AGV领域的重要研究热点之一.本文根据AGV路径规划及避障算法的原理与特点,将主流AGV路径规划及避障算法划分为局部避障路径规划算法、基于几何模型的路径规划算法、智能路径规划算法和混合算法4类,对算法的原理、工作流程、优缺点进行了深入分析,并介绍了相应的改进算法.最后,本文对AGV路径规划及避障的未来发展趋势进行展望,为AGV路径规划及避障算法的研究指出了方向.     

一种仓储AGV路径规划最优策略方法的实现

路径规划是自动导引车系统(AGVS)路径管理系统的关键技术,主要用来规划智能仓储中单台或多台自动导引车(AGV)的作业路径.研究并检验了一种基于迪杰斯特拉算法的堆优化路径规划策略方法,通过仓库多台AGV路径规划案例,表明可以实现最优的单车及多车路径规划策略,缩短了车辆在仓库中的作业时间,提高了AGV的使用效率.     

基于运动学的自动导航车控制系统

针对自动化仓储设备固定轨迹的自动导航车(AGV)控制需要,设计基于运动学的自动导航车控制系统.系统从AGV小车路径偏差控制系统的运动学关系入手,分析小车运动偏差与车轮转速的关系,得到了AGV动态特性关系,采用模糊智能控制方法,控制PWM波占空比,修复小车路劲偏差,提高导航准确度和小车稳定性.仿真和实测结果表明,运行时AGV虽有轻微的振荡,但偏差振幅不超过10cm,故能做到沿路径中线运行.     

基于改进蚁群算法的智慧物流调度规划

随着物流业的大力发展,通过发展智慧仓储物流,可以极大降低物流成本,加快产业的发展.本文提出了一种在智慧仓储中的AGV车辆系统避碰路径规划,首先利用带时间窗的栅格方法模拟了AGV的制造车间工作环境,提出一种改进蚁群算法,通过改进概率转换公式和信息素更新规则,最后仿真结果验证了该算法可以解决多个AGV的避障路径规划问题,进而实现智慧仓储物流.     

基于时间窗的改进两阶段AGV路径规划研究

针对自动导引车(AGV)在仓储物流搬运系统中的路径冲突问题,提出了一种基于时间窗的改进两阶段动态路径规划方法.对原有两阶段路径规划方法进行改进,在离线情况下,将时间窗原理和Di-jkstra算法相结合,顺序规划出各个AGV的路径,采用改变AGV优先级的方法在线进行路径动态规划.通过仿真实验证明了改进后算法可以减少冲突的概率,有效地避免了AGV之间的碰撞,不仅具有很好的鲁棒性和柔性,而且可以提高系统效率.     

AGVS产品及其应用

自动导引车(Automated Guided Vehicle)通常称AGV,自动导引车系统(Automated Guided Vehicle System)通常称AGVS。AGV是一种无人驾驶搬运车,它可以按照监控系统下达的指令,根据预先设计的程序,依照车载传感器确定的位置信息,沿着规定的行驶路线和停靠位置自动行驶。AGVS由中央监控系统、AGV、通信系统、地面 导统、装载、卸载站及其移载装置、充电站等组成。自动导引车系统广泛应用在仓库、工厂、码头、机场中的自动化仓储系统、柔性加工、柔性装配系统中,以实现物流的自动化。     

基于MCD和PLC的机器人运料和AGV小车入库虚拟仿真控制系统设计

随着数字孪生技术的发展及OPCUA广泛应用于工业场景之中,西门子NX MCD机电设备仿真软件可有效仿真,实现技能训练的虚拟化。本文基于西门子NX软件的机电一体化概念设计功能,设计AGV小车智能仓储平台,建立工业机器人、打标签、传送带、AGV小车、仓储的三维模型,通过虚拟PLC信号控制MCD中各个运动功能的动作。验证了数字孪生模型在智能仓储系统中的可行性,有效节约了时间成本,提高了设备调试效率。     

多AGV路径规划方法研究

针对多自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在仓储物流中的路径规划问题,提出一种基于时间窗模型的动态路径规划方法,以实现多AGV的动态路径规划。首先,利用A*算法启发式地为多个AGV规划路径;其次,计算AGV经过路径节点的时间,通过对时间窗的排布和更新解决了多AGV在路径规划中的碰撞冲突问题,而且通过动态地为多AGV分配优先级,提升了系统效率;最后,当路径中出现障碍物时,通过动态更改道路权重,重新进行路径规划,实现了实时避障。仿真实验结果表明,该算法在保证路径最优的条件下能有效避免碰撞冲突,完成无重复、无冲突的系统调度,不仅能提高系统效率,而且在动态环境下具有良好的适应性和鲁棒性。     

基于变邻域模拟退火算法的多自动导引车任务分配优化

针对多自动导引车（AGV）仓储系统任务分配问题,提出了变邻域模拟退火（VN_SA）算法。首先,根据系统作业流程及AGV运行特征,以AGV执行任务的路径代价、时间代价以及任务均衡值代价为目标,并在约束中加入AGV空载行驶和负载行驶的耗电情况,构建更贴合实际的多AGV仓储系统任务分配多目标优化模型;其次,针对问题特点,设计了一种变邻域模拟退火算法。算法中的邻域扰动操作拓展了模拟退火算法的搜索范围,且概率突变特性的结合使算法跳出局部最优,并获得全局开发的效果。分别设置任务量为20、50、100的作业进行仿真实验,实验结果表明,所提算法优化后的总代价相较于遗传算法（GA）分别降低了6.4、7.5、13.2个百分点,验证了所提算法在不同任务规模下的有效性。可见所提算法具有更好的收敛性和搜索效率。     

基于IMA的AGV群组路径规划仿真

在大型仓储AGV群组作业任务场景中,路径规划带来的效率和安全是亟待解决的难题。针对传统文化基因算法(MA)容易陷入局部最优、耗时较长、路径不平滑等问题,在满足多约束条件下提出了一种改进的文化基因算法(IMA)。算法采用改进K聚类算法对环境栅格地图进行分区,缩小地图规模降低算法更新时间成本;根据适应度函数值采用自适应技术调整交叉和变异算子概率,增加种群多样性避免全局搜索陷入局部最优;通过概率法进入二次局部搜索,局部采用A*和蚁群混合算法改善规划路径的平滑性。最终提高了路径规划的效率和安全性。经验证IMA算法与传统MA算法相比提高了规划效率和避障性能,任务总时间平均节约4.6%,路径总长度节约4.3%,AGV能耗降低了27.1%,算法优化效果明显,适用于大型仓储AGV群组作业场景下的路径规划。     

Effective solution of certain problems of theory of schedulings of nets

Cybernetics and Systems Analysis -     

机车空调逆变电源设计

本文讨论的是机车空调逆变电源系统的设计与研究。该电源系统主要是由DC/DC的BOOST升压部分和DC/AC三相逆变部分两部分组成。DC/DC部分所得直流电压通过DC/AC部分逆变成三相交流电,供给空调机组工作。同时,为使电源系统能更可靠的运行,也设计了相应的故障检测、保护等辅助电路。     

制造型企业仓储物流管理的RFID应用——卷烟厂按垛出库及到货扫描系统初探

针对国家烟草管理的现状,有关主管部门在全国推行“行业卷烟生产经营决策管理系统工程”,利用条码等自动识别技术手段实时掌握全国的生产经营信息。但某卷烟厂此前的物流环节已经是“件烟成垛”运输,如何在尽可能保持原有企业管理体系的前提下,达到有关部门的数据统计要求,解决成垛卷烟的物流和信息流的交互与统一问题成为技改的核心。该项目成功的将条码识别与射频识别有机结合起来,为烟草行业信息化提供了生动的应用案例。     

煤矿多功能物联网读写器的设计

介绍了物联网的概念和结构组成,分析了物联网在煤矿中的具体应用,详细介绍了一种具有煤矿特色的多功能物联网读写器的设计与实现。该读写器应用在物联网的感知层,能够进行物体识别和各类物理信号与环境参数的传送,为煤矿应用物联网提供了一个很好的感知层解决方案。     

机械臂绝对定位精度测量

提出了用激光跟踪仪标定机械臂的D-H参数、测量机械臂绝对位姿以及对机械臂的绝对定位精度进行分析的方法;用激光跟踪仪测量机械臂各个关节单独运动时得到的一系列离散点,就可确定机械臂各个关节的轴线,由此建立机械臂的D-H坐标系,并对D-H参数进行标定;然后,给出了由6D激光头位姿确定机械臂末端位姿的方法;最后,推出了由测量位姿值与命令位姿值相比较,得到机械臂绝对定位的位置和姿态偏差的方法;这些方法可以有效、迅速地完成对机械臂绝对定位精度的测量.     

变电站一次设备喷涂PRTV用量的分析

对国网宁夏电力检修公司宁安运维站近2年来一次设备喷涂PRTV用量的统计数据进行分析整理,得出各类一次设备按照标准要求喷涂PRTV时的用量估算值,并针对现存作业中存在的问题,提出相应解决方案。