【摘 要】
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机器人是实现智能制造的关键设备,是人工智能应用于工业和制造业的载体。AGV作为其中的一个重要分支,已广泛应用于各行各业,且在持续快速发展。中央控制系统是AGV集群的大脑,实现运行管理、交通规划控制、任务调度、充电管理等重要功能,是AGV系统柔性化和智能化的关键。目前国内AGV中央控制系统普遍存在难以通用,需要根据具体项目定制开发,导致开发低效、稳定性差、难以维护等问题,很大程度上制约了AGV的应用
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机器人是实现智能制造的关键设备,是人工智能应用于工业和制造业的载体。AGV作为其中的一个重要分支,已广泛应用于各行各业,且在持续快速发展。中央控制系统是AGV集群的大脑,实现运行管理、交通规划控制、任务调度、充电管理等重要功能,是AGV系统柔性化和智能化的关键。目前国内AGV中央控制系统普遍存在难以通用,需要根据具体项目定制开发,导致开发低效、稳定性差、难以维护等问题,很大程度上制约了AGV的应用和发展。本文以系统的通用性为基础,兼顾AGV调度的高效性,以软件工程理论为设计主线,通过系统架构设计、数据结构设计、路径规划和调度算法设计和通信设计等关键设计,逐步实现了通用AGV中央控制系统软件内核。主要工作如下:（1）梳理了AGV系统的核心业务流程,对AGV中央控制系统内核的需求进行了详细分析。（2）基于三层架构体系,实现了系统的模块化和松耦合设计;基于My SQL设计实现了系统的数据库;基于HTTP通信设计实现了通用的RESTful API接口。（3）基于图论模型,设计了通用的AGV环境地图模型并实现可视化编辑。通过改进A*算法,结合时间窗模型和死锁检测恢复,设计实现了多AGV的路径规划和动态调度,规划参数自动根据地图规模调整。基于0-1整数规划模型和匈牙利算法设计了AGV任务分配算法,并实现算法参数与地图模型的自适应匹配。通过设备控制的抽象和分层设计,统一不同类型AGV的控制方式并解除控制与通信协议的耦合,同时采用通用的MQTT协议,增强了设备兼容性。（4）利用流程图、类图、序列图等工具,对系统各模块进行了详细设计并基于.NET Core开发实现。通过以上工作,本文开发了通用的AGV中央控制系统软件内核,实现了系统的便捷部署、安全高效调度和直观监控。通过测试,系统的功能和性能满足设计要求,已在工厂生产环境下部署应用。
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