基于磁导航AGV的路径规划与调度系统研究

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随着工业4.0时代的到来,许多行业掀起了一股智能搬运的升级浪潮。由于AGV(AutomatedGuidedVehicles)具有自动化程度高、灵活性高等特点,它被广泛应用于柔性制造物流系统。AGV调度管理系统是AGV系统的核心部分,它具有路径规划、调度和管理等功能。本文是在实验室所开发的潜伏式磁导航AGV的基础上,结合路径规划、调度策略、时间窗算法等理论研究,对AGV调度管理系统进行研究和开发。
  本文首先对电子地图建模方法进行研究,对每种建模方法进行分析比较后,确定使用拓扑法对制造车间环境进行电子地图建模。其次,对单AGV路径规划算法和多AGV路径规划算法进行研究。对单AGV路径规划中的Dijkstra算法和A*算法的核心思想和算法执行流程进行了理论研究,并通过随机生成运输任务对两种算法进行分析比较,最后选用Dijkstra算法进行路径规划。在多AGV路径规划方面,对时间窗算法的核心思想和算法执行流程进行了理论研究,并通过实例验证了此算法在进行多AGV路径规划时能够根据时间窗分布判断AGV之间是否存在冲突。然后针对多AGV调度过程中可能出现的节点冲突、相向冲突、追击冲突,对速度调节策略和路径调节策略进行研究。
  除此之外,通过对实验现象的观察和数据的分析,本文提出了一种改进Dijkstra算法,即对路径的使用程度进行评估,加入了占有度值与加权值,防止某段路径由于占有度过高而产生碰撞冲突问题;在对速度调节策略和路径调节策略的优缺点进行分析对比后,提出了一种复合调节策略,防止采用单一调节策略时带来的弊端。
  最后在上述理论研究的基础上,基于C#的WPF框架开发了AGV调度管理系统,该调度管理系统具有管理、路径规划和调度等功能。
  为了验证本文所开发的AGV调度管理系统的功能和稳定性,本文第五章在实验室所开发的潜伏式磁导航AGV的基础上,在制造车间的柔性物流实际运输环境中,进行了多组随机单任务单AGV小车运输和多任务多AGV小车运输实验,实验结果表明本文所开发的AGV调度管理系统在进行单AGV和多AGV调度的同时,也有能力处理运行过程中所出现的节点冲突、相向冲突、追击冲突,能够保障系统的正常运行,满足项目要求。
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