更全的杂志信息网

多AGV系统路径规划研究

更新时间:2009-03-28

0 引言

对于生产制造型企业来说,生产物流系统的效率与企业效益的高低密切相关。与传统的物料运输系统相比,使用了自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)的运输系统能更加高效地完成物料搬运任务。AGV具有全自动化、可靠性等特点。AGV系统配合AGV保证了运输系统的正常运行,降低错误,保证生产过程中上下游工序的衔接,提高生产效率。利用AGV系统能很好地监控AGV的作业情况,根据生产的状况调节搬运的效率,来满足生产的需求。

1 基本介绍

AGV具有稳定、安全、高效等特点,为生产中的搬运工作提供了可靠的保证。AGV系统能更好地分配任务及规划路径,使整个AGV搬运系统运行得更加高效,资源利用最大化,提高生产效率。

AGV的硬件技术已经相当成熟,不同点是软件方面的开发。随着企业对效率的不断追求,AGV软件系统中调度算法及路径规划模块的研究程度被加大。路径规划一般涉及好几个方面,包括环境表达、规划方法、路径执行等[1]。AGV的路径规划问题最早由Maxwell等[2]提出。早期Kazuo等[3]基于遗传算法进行路径规划问题的分析。

作为AGV调度系统中最重要的模块,调度算法的效率是软件竞争力的体现。一个高效的调度算法能保证AGV正常运行,并大大提高生产效率,具有智能物流管理的功能。

2 多AGV调度系统整体设计

本系统主要是通过无线网络与AGV进行通信及调度。系统通过上位机对AGV进行远程控制,保证物流管理和生产管理的智能化。AGV系统通过上位机进行任务添加,利用一定的算法进行车辆调度和路径规划,将结果发给下位机,下位机读取消息,转化为相关指令,指导AGV前行。

2.1 通信协议设计

通信协议是指计算机网络系统中两台终端完成通信或服务所必须遵守的规则或约定。本系统的通信协议采用国际通用的TCP/IP传输控制协议。通信协议包格式说明包括以下内容。

(1)包头、包尾:包头和包尾各占两个字节。包头和包尾主要是作为数据帧的边界成对出现,用来确保能够分离出完整的数据包。包尾还起到了校验的作用。

男女是有性格差异存在的,但是过去社会对女性的性别刻板印象造成了女性对男性的爱仅着眼于协助男性处理内务,料理日常琐碎。爱的范围不是浅薄的日常起居,而是与男性同等的承担风霜、享受美好,更是对男性品格的欣赏、人生位置坚守的肯定及对其整体成长环境的理解与接纳。这些都应当是两性之爱的外延,应当成为爱一个人的高度与深度。

(2)包长:占用4个字节,是指数据项的长度,用来配合包头及包尾,正确取出数据包。

把数量关系的研究转化为图形性质的研究,或者把图形性质的研究转化为数量关系的研究,这种解决问题过程中“数”与“形”相互转化的研究策略,就是数形结合的思想.

三瘸子的媳妇马上就要搬到京城了,临行前,她对乔瞧说:“你该庆幸,没嫁给秀容月明。你看,他家都要被杀头了。”

说来也怪,当时身边的同学、朋友,很多人谈恋爱就是为了解闷儿,打发时间,并没有想未来一定要怎么样,分分合合都是常事儿。我们俩的想法却出奇地一致:“如果不是奔着白头到老的目标去,干脆就不要牵手。”

①运货操作。数据项中以字母“p”加上节点数字表示需求节点,以字母“n”加上需求量表示节点需求量,如“t,3,50,4,50”表示节点3的需求量为50,节点4的需求量为50。

②车辆状态获取。当数据项中首字符为“v”时,下位机将AGV坐标及状态发送给上位机,更新数据库。

九江县的山塘虽然在数量上较多,库容较大,但“病塘”较多,渗漏问题严重,山塘蓄水、供水都能力未能充分发挥,在干旱季节,九江县的山塘供水仍是相对短缺的。

③车辆启停及运行指令。当数据项中首字符为“s”时,进行前进后退等操作。当第二个字符为“0”时,运行“停止”指令;当第二个字符为“1”时,运行“启动”指令;当第二个字符为“2”时,运行“前进”指令;当第二个字符为“3”时,运行“后退”指令;当第二个字符为“4”时,运行“左转”指令;当第二个字符为“5”时,运行“右转”指令。

2.2.2 控制区及消息区

用光上主要是围绕着人物的柔和度来设定,并且使用了蝴蝶布作为过渡,这样可以让光质更加柔和,拍摄时也要距离近一些,尽量避免环境对光质效果的减弱。

2.2 上位机系统实现与设计

上位机显示已建立连接的下位机,将指令及任务按照一定的协议发送给下位,接受下位机反馈的信息并存入数据库。上位机主要由控制区、消息区、电子地图、操作区4部分组成。

(3)数据项:针对AGV操作的不同,本文大致将操作分为运货操作,车辆状态获取,车辆启停等,本文以数据项的首个字符表示具体指令,不同的指令对应的数据项的操作不同,具体如下。

2.2.4 操作区

数据库主要用来存储AGV的参数位置及状态信息、节点的类型及位置信息等。节点信息可以用来画电子地图,AGV的位置信息用来更方便快捷地调度AGV。数据库表的设计如下。

(1)AGV信息表。AGV信息表主要储存AGV的端口号及载重量等一些参数信息,方便上位机与下位机建立通信连接的时候判断出具体的AGV编号。

(2)AGV在线表。AGV在线表主要用来存储AGV位置的坐标、状态及接入服务器的IP地址。坐标和状态是为了方便上位机进行调度;连入IP地址是用来记录远程客户端地址,方便进行socket通信。

2.2.3 电子地图的表示

采用SPSS 22.0对数据进行统计学分析。计数资料以相对数进行描述,RxC有序>2的计数效应资料分析采用秩和检验,其它计数资料用卡方检验,用Kaplan-Meier 法进行生存分析,Log-rank检验比较生存曲线差异,P<0.05为差异有统计学意义(双尾)。

④其他。当首字符为“q”时,数据项的内容直接显示在消息区中。

程序内部已设置了端口号,所以只要在控制区输入IP地址便可启动服务器,可在消息区及左下方看连入已建立连接的AGV。

(3)节点信息表。节点信息表主要用来存储各个节点的坐标信息,用来画电子地图,并且计算两点间的运输成本。

本地图主要使用C#中的GDI函数,读取数据库中的节点信息,然后在控件PictureBox上进行画图,表示现场布局图。在调度方案生产之后会在电子地图上显示每辆小车的行走路径。

2.2.1 数据库

大型锻压机械噪声是大型冲压车间危害工人职业健康最主要的因素,因此,从保护员工听力及构建绿色工厂的角度出发,大型冲压车间必须进行噪声控制工程。大型锻压机械在汽车、国防工业以及家电等制造厂中应用广泛。但大部分大型机械压力机工作时的噪声也高达110dB(A),由此可见机械压力机噪声污染也较严重。

操作区主要是由一些功能性按钮组成,向AGV发送启动、停止、左转等指令。

由于受水流长期冲刷作用,伸缩缝填充材料的保护作用消失,导致橡胶止水带破损。处理措施为在止水槽填充丙乳砂浆,其与先期浇筑的槽身混凝土有很好的黏结力,保证了新老混凝土的黏结,且其抗冲击、耐振动、韧性好,提高了渡槽伸缩缝过流面抗冲能力和抗冻融能力,避免因止水槽填充材料破坏而造成止水带的老化破坏;丙乳砂浆将止水槽封填后,在伸缩缝处同样用丙酮(或酒精)擦净基面,涂界面剂,填充聚硫密封胶,增加一道防渗措施;止水带施工完毕后,在混凝土基面附加1层网格布,并涂刷有机硅烷丙烯酸复合涂料进行伸缩缝混凝土后浇带防渗处理,提高了伸缩缝基面的抗冲抗磨性能,起到拦截水流、高效防渗的目的。

2.3 下位机设计

下位机主要是用来与上位机相连,接收上位机发送过来的操作指令等信息,将AGV的信息反馈上位机。当与上位机通信发生问题时,可以利用下位机进行一些操作。

3 车辆调度问题模型建立

本文的问题描述如下:设配送中心有K台车,每台车的载重量为Qk(k=1,2,...,K),要向L个节点送货,每个节点的货物需求量qi(i=1,2,...,L),节点i到j的距离为dij,配送中心到各个节点的距离为d0j(i,j=1,2...,L),再设nk为第K台车配送的节点数(nk=0表示未使用第K台车),用集合Rk表示第k条路径,其中rki表示节点rki再路径k中的顺序(不包括配送中心)。

3.1 数学模型

若以配送总里程最短为目标函数,则可建立如下数学模型:

 

上述模型中,式(1)为目标函数,即要求配送里程最短;式(2)保证每条路径上各个节点的货物需求量之和不超过配送车的载重;式(3)表明每个节点都能得到配送服务;式(4)表明每条路径的节点组成;式(5)限制每个节点只能由一台车送货。

3.2 多AGV路径规划实例分析

假设共有32个节点,包括配送点0,共有10辆车,车的载重量为100,节点坐标已知。以节点的横坐标之差的绝对值与纵坐标之差的绝对值之和作为节点间的距离,即形成的距离矩阵是一个对称矩阵。节点的坐标和需求量分别如表1和2所示。

 

表1 节点坐标

  

节点编号横坐标纵坐标节点编号横坐标纵坐标节点编号0 0 0 8 0 5 0 1 2 3 4 5 6 7 50 0 9 5 0 16 50 17 100 0 10 100 50 18 150 0 11 150 50 19 200 0 12 200 50 20 250 0 13 250 50 21 300 0 14 300 50 22 350 0 15 350 50 23

 

续表1

  

横坐标纵坐标节点编号横坐标纵坐标0 100 24 0 150 350 100 31 350 150 50 100 25 50 150 100 100 26 100 150 150 100 27 150 150 200 100 28 200 150 250 100 29 250 150 300 100 30 300 150

 

表2 需求量

  

节点需求量9 35 11 50 13 65 17 30 20 55 23 70 24 20 29 50

算法中设置的最大迭代次数为500,交叉概率为0.8,变异概率为0.02,种群规模为20,程序运行得出的结果如表3所示。

 

表3 结果统计

  

实验次数车辆数1最优路径0→24→23→0 0→13→17→0 0→20→9→0 0→11→29→0 4 2 0→11→0 0→23→0 0→20→0 0→13→9→0 0→17→24→29→0 5 3 0→11→0 0→23→0 0→20→0 0→13→9→0 0→17→24→29→0 5

由表3可知,实验2与3的结果相同,考虑到车辆需要启动成本,实验1的方案更合适。

4 结语

本文通过无线网络进行上位服务器与下位机的通行控制,确立了以TCP/IP为基础的Socket通信机制。对上位服务器及下位机进行了进行了开发,详细进行了软件功能模块的划分及实现过程;针对车辆路径规划进行了研究,利用遗传算法进行了车辆路径规划的简单研究。

参考文献

[1]LANGEIN A,LAUZON D,ROOPEL D.Dispatching,routing,and scheduling of two automated guided vehicles in a flexible manufacturing system[J].International Journal of Flexible Manufacturing Systems,1996(3):247-262.

[2]MAXWELL W L,TANEHOCO J M A.Design and automatic guieded vehiele system[J].IEEE Tranctions,1982(14):113-124.

[3]KAZUO S,JOHN S.Genetic algorithms for adaptive motion planning of all autonomous mobile Robert[J].Problems IEEE Transaction SMC,1997(18):46-49.

 
汤浩晨
《江苏科技信息》 2018年第11期
《江苏科技信息》2018年第11期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号