有限状态机的多AGV路径优化策略

  • 有限状态机的多AGV路径优化策略已关闭评论
  • 245 views
  • A+
所属分类:AGV设计资料
摘要

为解决多自动运输引导车(AGV)在实际物流中易发生冲突、堵塞的问题,提出一种基于有限状态机模型的实时路径规划方法.通过A*算法对自动导引运输车系统(AGVS)进行预路径规划,以工作路径长度作为适应度函数,对不同任务的AGV进行优先级分配;然后,引入有限状态机的模型,动态地对不同任务的AGV进行协同控制.若AGV之间存在路径冲突点,通过去交叉法,在优先级低的AGV中暂设冲突节点为障碍物状态.对优先级低的AGV重新进行路径规划,优先级高的AGV继续运行,实现AGVS的无冲突发生.仿真结果表明:该方法在保证工作路径是最优的同时,能有效地避免AGV在物流运输中的碰撞,实现系统调度过程中无冲突的发生,提高系统的效率.

目前,多自动运输引导车(AGV)系统主要应用在仓储物流系统中,对于工厂自动化建设有重要意义.随着现代工业的快速发展,AGV优越性更加明显,将在未来广泛流行和应用.AGVS的工作原理主要是在计算机的控制下,在复杂的工作环境中,将物料通过预规划的路径以一定的精准度传输到指定的目的[1].在多AGV路径规划问题上,Fazlollahtabar等[2]提出转折点的概念,解决自动导引运输车系统(AGVS)中的死锁问题.Smolic-Rocak等[3]基于时间窗模型动态路径规划的方法,判断不同的AGV之间是否有资源的竞争与碰撞冲突.Han等[4]改进遗传算法,得到优化的最短路径规划.Alcaidea等[5]提出一种运用pert-cpm(关键路径模型)解决机器人调度问题的模型.Draganjac等[6]提出一种基于多AGV系统的分散控制算法,保证AGVS的安全运行.吕太之等[7]提出一种B样条曲线结合粒子群优化算法,解决移动机器人局部路径规划的问题.余婷等[8]建立一种染资源配置系统的自动机模型,得到染缸的资源利用率最大的配置方式.基于此,本文提出一种基于有限状态机的多AGV路径规划方法,用离散事件的动态系统对AGV的每个状态进行建模并响应,从而消除交叉点,提高AGVS运行效率.

1多AGV路径规划问题

1.1问题描述

在动态规划物流运输中AGV路径时,为避免AGV之间冲突与堵塞的发生.通过A*算法,得到不同任务目标的AGV的最短路径集,若AGV的路径集中存在冲突点,即路径存在交叉,对低优先级的AGV重新进行路径规划,从而实现无冲突的发生.引入AGV的选择路径长度作为适应度函数,对AGV分配优先级.结合有限状态机模型,优化AGVS,提高系统效率.在实际的多AGV的物流运输中,往往由多台AGV协同实现,即任务的运输路径最短[9].将AGV初始状态点和最终状态点作为节点,将状态的迁移过程作为边.由于AGV的工作环境是一个二维空间静态空间(有障碍物存在),不考虑高度,因此采用栅格法建立栅格地图作为工作环境.将整个工作环境当作坐标系,栅格长度与坐标标度一致,并且每个栅格与其坐标一一映射[10].建立一个10×10栅格地图,随机生成障碍物,如图1所示.图1中:绿色为起始位置;红色为目标点.假设(1,10)为初始位置,(10,1)为目标位置,机器人从初始位置通过A*算法找到最优路径.规定初始位置与目标位置不重合,基于应用场景,提出如下4个规定.1)一个栅格中只允许存在一辆AGV,每个栅格同一时刻只允许通过一辆AGV.2)AGV运行时速度恒定,栅格长度为单位长度.3)AGV一次只能完成一个任务,接到调度指令时不能中途返回.4)为防止AGV之间意外碰撞,规定车辆间的最小安全距离,该距离由车身长度和速度确定.

有限状态机的多AGV路径优化策略
1.2多AGV路径规划模型

AGV的工作路径可以描述为L={l1,l2,…,ln},l1为AGV的起点,l2,…,ln为A*算法规划的路径点.路径规划的目标函数为

有限状态机的多AGV路径优化策略

式(1)中:L(·)为路程算子AGV路径规划,即为系统规划一条最短距离的工作路径.

1.3冲突描述

在物流运输中,随着车辆的增加,AGVS中小车的路径规划会变得更加复杂,在对小车路径规划时,不可避免地出现AGV路径冲突、死锁等问题.多AGV的冲突问题主要分为静止冲突、相向冲突、追击冲突和交叉冲突.在物流运输中,小车的速度是恒定的,小车任务已分配,且路径只支持单向移动,因此,对相向冲突与追击冲突的情景不予讨论.

1.3.1静止冲突AGV静止冲突图,如图2所示.当AGV1在(x+1,y+1)栅格故障时,AGV1向上位机发送(x+1,y+1)栅格信号,上位机将栅格设置为障碍点,若上位机检测到AGV2正在向障碍物栅格移动,以当前栅格为起点,重新为AGV2规划工作路径.

1.3.2交叉冲突AGV交叉冲突图,如图3所示.若AGV1与AGV2在一段路径中存在交叉点,则表示在某一时刻,AGV1与AGV2存在碰撞的可能.传统的方法有两种,一是通过预处理法,在上位机对分配任务的AGV进行路径规划时,通过检测冲突,若存在相同的节点,则重新规划路线;二是通过分配优先级,向优先级低的AGV2发出停止信号.将AGV2的停止节点设为障碍点,重新对AGV1的工作路径进行规划,从而避免重新交叉冲突,但是该方法效率低,易发生死循环,导致AGVS停止工作.基于此,引入有限状态机模型,若路径中存在交叉点,即存在冲突障碍状态,将交叉点设为低优先级AGV的障碍点,对低优先级AGV的工作路径重新规划,从而消除交叉点,避免交叉冲突.

恭喜,此资源为免费资源,请先
注意:本站资源多为网络收集,如涉及版权问题请及时与站长联系QQ:2766242327,我们会在第一时间内与您协商解决。如非特殊说明,本站所有资源解压密码均为:agvba.com。
weinxin
微信公众号
agvba是一个分享AGV知识和agv案例视频的网站。