本文關(guān)鍵詞：物流終端設(shè)備的路徑規(guī)劃與智能控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：物流終端設(shè)備——自動導(dǎo)航車(Automated Guided Vehicles,AGV)在智能物流終端系統(tǒng)中扮演著十分重要的作用,物流終端系統(tǒng)的智能化程度主要體現(xiàn)在AGV的智能化程度上。本文以物流終端倉儲系統(tǒng)中的AGV為研究背景,針對適合物流倉儲業(yè)務(wù)應(yīng)用的機(jī)器人研究很少、國產(chǎn)AGV應(yīng)用總體水平低的現(xiàn)狀,提出了物流終端設(shè)備的路徑規(guī)劃和智能控制。本文圍繞以下幾個(gè)方面來研究:(1)對倉儲環(huán)境進(jìn)行柵格法環(huán)境建模,并利用A*算法實(shí)現(xiàn)AGV的最短路徑搜索。為了滿足AGV在倉儲環(huán)境中能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求,本文提出一種改進(jìn)的A*算法,確保AGV更有效的避開倉儲貨架。(2)針對物流終端系統(tǒng)倉儲環(huán)境復(fù)雜的情況,建立單舵輪AGV運(yùn)動模型。通過分析,采用激光導(dǎo)航儀對AGV進(jìn)行引導(dǎo),確定AGV在倉儲環(huán)境中的坐標(biāo)和方位角,并解析AGV行走誤差來源。為滿足實(shí)時(shí)性的要求,在行走控制器、轉(zhuǎn)角控制器與工控機(jī)之間采用CAN總線,同時(shí)利用旋轉(zhuǎn)編碼器對AGV的電機(jī)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)反饋。(3)針對AGV運(yùn)行效率低和能耗耗損大的缺點(diǎn),通過平滑處理優(yōu)化A*算法搜索出來的路徑。再次,因AGV在倉儲環(huán)境中運(yùn)行誤差大,從而建立AGV軌跡誤差模型,其中采用模糊PID算法對AGV的位置、角度誤差進(jìn)行控制。最后,經(jīng)過matlab仿真和實(shí)驗(yàn)得出模糊PID算法對小車已規(guī)劃好的參考軌跡能夠快速跟蹤,并且外部的干擾對其影響較小,因而AGV能夠滿足在倉儲環(huán)境中安全可靠運(yùn)行。(4)基于軟件設(shè)計(jì)策略,設(shè)計(jì)架構(gòu)包括工控機(jī)、地圖數(shù)據(jù)、路徑數(shù)據(jù)、任務(wù)數(shù)據(jù)、人機(jī)界面、AGV狀態(tài)監(jiān)控、AGV任務(wù)監(jiān)控等。實(shí)時(shí)有效的路徑故障監(jiān)控是程序的關(guān)鍵,為快速解決AGV出現(xiàn)的故障,設(shè)計(jì)錯(cuò)誤代碼集字典,用戶可根據(jù)錯(cuò)誤代碼查找相應(yīng)的故障原因。(5)針對多AGV系統(tǒng)復(fù)雜的情況,本文采用基于有向圖的多AGV路徑規(guī)劃算法來完全避免AGV之間的相向沖突問題,并且提高多AGV調(diào)度系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：AGV 激光導(dǎo)航 CAN總線 A*算法 路徑規(guī)劃 多AGV調(diào)度系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH692.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 課題國內(nèi)外研究概況13-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排16-20
• 1.3.1 本文的主要工作16-18
• 1.3.2 本文結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 基于柵格法環(huán)境建模的A~*算法研究20-28
• 2.1 環(huán)境建模方法概述20-22
• 2.1.1 可視圖法20
• 2.1.2 拓?fù)涞貓D法20-21
• 2.1.3 自由空間法21
• 2.1.4 柵格地圖法21-22
• 2.2 基于柵格法的環(huán)境地圖建模22-24
• 2.3 路徑規(guī)劃方法概述24
• 2.3.1 局部路徑規(guī)劃24
• 2.3.2 全局路徑規(guī)劃24
• 2.4 基于A~*算法的路徑規(guī)劃原理24-26
• 2.5 A~*算法仿真26-27
• 2.6 本章小節(jié)27-28
• 第三章 AGV模型建立與智能控制28-51
• 3.1 硬件架構(gòu)28-33
• 3.1.1 AGV車身驅(qū)動模塊29
• 3.1.2 激光導(dǎo)航模塊29-30
• 3.1.3 行走控制模塊30
• 3.1.4 轉(zhuǎn)角控制模塊30-31
• 3.1.5 電源系統(tǒng)31
• 3.1.6 安全裝置31-32
• 3.1.7 通信系統(tǒng)32-33
• 3.1.8 貨叉系統(tǒng)33
• 3.2 單舵輪AGV運(yùn)動學(xué)摸型33-36
• 3.3 激光導(dǎo)航定位方法36-39
• 3.3.1 AGV坐標(biāo)計(jì)算36-38
• 3.3.2 AGV導(dǎo)航方位角計(jì)算38-39
• 3.4 AGV運(yùn)動誤差39
• 3.5 CAN總線技術(shù)39-46
• 3.5.1 CAN總線特點(diǎn)39-40
• 3.5.2 CANopen協(xié)議40-42
• 3.5.3 CANopen應(yīng)用層42-45
• 3.5.4 COB ID分配機(jī)制45-46
• 3.6 旋轉(zhuǎn)編碼器46-47
• 3.7 AGV控制系統(tǒng)47-50
• 3.7.1 AGV系統(tǒng)工作流程48-49
• 3.7.2 AGV工作模式49-50
• 3.8 本章小結(jié)50-51
• 第四章 基于模糊PID算法的單AGV軌跡糾偏51-63
• 4.1 路徑的平滑處理51
• 4.2 內(nèi)切圓平滑方法51-54
• 4.2.1 轉(zhuǎn)彎處特殊情況 152-53
• 4.2.2 轉(zhuǎn)彎處特殊情況 253-54
• 4.3 AGV的軌跡誤差模型54-56
• 4.4 模糊PID控制模型56-62
• 4.4.1 模糊集及論域定義57-58
• 4.4.2 模糊控制規(guī)則表58-60
• 4.4.3 清晰化60
• 4.4.4 仿真與分析60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 單AGV的軟件設(shè)計(jì)63-78
• 5.1 概述63-65
• 5.2 操作系統(tǒng)與編程語言65
• 5.3 軟件架構(gòu)65-66
• 5.4 程序文件構(gòu)成66-72
• 5.4.1 目錄與文件結(jié)構(gòu)66-67
• 5.4.2 目錄和文件簡介67
• 5.4.3 地圖數(shù)據(jù)67-68
• 5.4.4 路徑數(shù)據(jù)68-69
• 5.4.5 任務(wù)69-70
• 5.4.6 任務(wù)步驟類型70-71
• 5.4.7 錯(cuò)誤碼71-72
• 5.5 軟件的人機(jī)界面72-74
• 5.6 行走重復(fù)性精度測量74-75
• 5.7 取放貨重復(fù)性精度測量75-76
• 5.8 本章總結(jié)76-78
• 第六章 多AGV系統(tǒng)調(diào)度及路徑規(guī)劃研究78-98
• 6.1 AGV系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度概述78
• 6.2 AGV系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度研究78-83
• 6.2.1 離線式任務(wù)調(diào)度78
• 6.2.2 在線式任務(wù)調(diào)度78-79
• 6.2.3 AGV任務(wù)調(diào)度指標(biāo)79-81
• 6.2.4 調(diào)度沖突及解決81-83
• 6.3 基于時(shí)間窗的多AGV系統(tǒng)路徑規(guī)劃83-94
• 6.3.1 前置條件83-84
• 6.3.2 變量定義84-86
• 6.3.3 時(shí)間計(jì)算86-88
• 6.3.4 沖突檢測及解決88-90
• 6.3.5 算法流程90-94
• 6.4 基于有向圖的AGV路徑規(guī)劃94-96
• 6.4.1 前置條件94-95
• 6.4.2 沖突的檢測及解決95
• 6.4.3 算法流程95-96
• 6.5 算法比較96-97
• 6.6 本章小結(jié)97-98
• 第七章 總結(jié)與展望98-100
• 7.1 研究成果98-99
• 7.2 研究展望99-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 附錄104-122
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果122-123
• 致謝123-124

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本文編號：440855