【摘 要】
:
随着数字化车间、无人工厂技术的发展,柔性制造系统已成为现代化车间发展的重要方向。自动导引运输机器人(AGV)由于可降低生产成本,提高生产效率和提高柔性,在劳动力密集的柔性自动化生产线改造中获得了极大青睐。结合“移动平台+机械臂”的复合型AGV能够实现柔性作业的物料存储、搬运以及上下料任务。然而考虑到AGV自动换料、自动充电以及多AGV同区域协同等自律协同需求,传统调度方法仍然面临着任务分配算法难以
【基金项目】
:
广东省重点领域研发计划项目:面向多场景的高精度全转向大载荷移动操作一体化机器人开发与应用示范(2019B090919003);
论文部分内容阅读
随着数字化车间、无人工厂技术的发展,柔性制造系统已成为现代化车间发展的重要方向。自动导引运输机器人(AGV)由于可降低生产成本,提高生产效率和提高柔性,在劳动力密集的柔性自动化生产线改造中获得了极大青睐。结合“移动平台+机械臂”的复合型AGV能够实现柔性作业的物料存储、搬运以及上下料任务。然而考虑到AGV自动换料、自动充电以及多AGV同区域协同等自律协同需求,传统调度方法仍然面临着任务分配算法难以适用于动态环境、路径规划算法无法解决多AGV协同作业等挑战。针对上述问题,本文提出了面向柔性作业车间的多AGV自律协同调度技术,并开发了多机调度系统,本文的主要内容如下:分析了柔性作业车间场景以及多AGV调度需求,剖析了多AGV自律协同调度问题并分析了调度的评价指标,提出了结合任务分配和路径规划的多AGV自律协同调度总体框架;在自律协同调度任务分配方面,构建了多AGV任务分配多准则评价方案,通过逼近理想解排序和层次分析对任务分配评价指标进行综合评价;进而,针对任务动态产生场景的调度决策,研究了基于AGV状态域、机床状态域以及任务状态域的多属性加权指派的动态任务分配算法,利用权重动态调整的思路让指派法适应不同柔性作业场景;此外,针对具有任务到来时机可确定的静态场景,研究了基于混合禁忌遗传算法和任务窗的静态任务分配算法,利用遗传算法变异阶段进行禁忌搜索,提高算法的局部搜索能力,实现对当前所有任务顺序分配;对任务分配算法进行了仿真分析,结果表明动态多属性加权组合指派法在多生产参数的动态环境下具有更好的调度指标,同时通过任务窗策略提高了遗传禁忌算法在动态环境下的调度能力。在自律协同调度路径规划方面,针对多AGV空间与时间维度的无碰撞路径规划,在拓扑地图的基础上,提出基于时间步流网络的离线无碰撞路径规划方法,采用A*算法在流网络中搜索无碰撞路径;进而,针对AGV在线环境的变化场景,提出了基于预申请和自适应变速的在线交通管理策略;针对在线阶段出现相遇及迎面相撞冲突问题,提出了基于离散时间窗的在线冲突检测和重规划策略,进而保证了在线阶段在发生冲突时的动态规划能力;对路径规划算法进行过仿真分析,结果表明基于时间步流网络无碰撞路径规划算法能有效解决多AGV相遇冲突和迎面相撞冲突,规划出在空间和时间维度无碰撞的路径。针对柔性作业车间多AGV调度系统开发,设计了系统解决方案和系统架构,并对包括任务调度模块、路径规划模块、应用场景模块等关键模块进行了阐述,进而搭建了实验平台,进行了自律协同调度系统功能和性能测试,测试结果验证了所提自律协同调度技术的有效性和优越性,同时真实车间环境的应用结果表明所提技术能满足柔性作业车间场景的功能要求,能够实现多AGV自主化运行。
其他文献
立体视觉技术是移动机器人视觉领域的研究热点,对其发展具有深远的影响。移动机器人的视觉应用要求其视觉系统具有微小型、实时高速处理、高精度测量的特点。本文提出了一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的机器人高速双目立体视觉技术,能够实时高速高精度地测量三维深度信息,具备自适应增益和曝光功能,能够很好的适应于移动机器人的视觉任务。具体研究工作如下:(1)研制了一套
货架穿梭车用于在货架间传送货物,实现仓储系统货物出入库自动化管理,其运动速度和定位精度直接影响自动化立体仓库的货物吞吐速率。本文围绕货架穿梭车高速条件下的定位精度这一关键技术问题开展研究,主要研究工作和结论如下:本文提出了穿梭车运动控制算法,以实现穿梭车在高速条件下的准确定位。采用S曲线规划穿梭车的速度参考曲线,双闭环控制跟随给定参考速度。设计了行走电机矢量控制算法,采用SVPWM技术在三相绕组线
近年来,以过渡金属硫属化合物(TMDs)为代表的二维材料因其较高的载流子迁移率、可调的带隙结构等特点受到了越来越多的关注。其中,MoTe2由于明显的双极性输运特性和弱费米钉扎效应,成为构建二维PN结型器件的理想材料,而~0.8-1.1e V的带隙范围也使其适于发展近红外光电子器件。然而,对于超薄的二维半导体,传统的离子束注入和扩散掺杂等方案容易产生晶格破坏,适用性较差。一直以来,人们致力于发展适于
近来,Bi2O2Se纳米片作为一种新兴的层状材料,其表现出超高的载流子迁移率(1.9 K下能达到~29000 cm2V-1s-1)、较窄的带隙(0.8 e V)和出色的空气稳定性,有望支撑未来高速光电子器件的进一步发展,引起了广泛的关注。然而,由于Bi2O2Se内多种空位缺陷表现为施主掺杂,使其本征呈现出较高的载流子浓度(1019-1020cm-3),导致光电器件中过高的暗电流问题。研究表明,利用
随着能源危机和环境危机愈演愈烈,各个行业都向节能环保、绿色可持续方向发展,汽车也由传统燃油汽车向新能源汽车转型,其中电动汽车发展最快,已经成为新能源汽车销量主力。动力电池是电动汽车能源供给中心,电池精确的荷电状态估计(State of Charge,SOC)是电动汽车长时间安全运行的保障。基于电动汽车中电池SOC估计的精度需求,本文以锂电池单体为研究对象,对锂电池模型和SOC估计算法进行研究。本文
由于传统化石能源日益枯竭及其对于环境的恶劣影响,人们对于清洁与可再生能源的需求日益增加,新能源行业飞速发展,大量新能源发电设备急需入网。传统的电网结构已经无法满足需求,智能电网成为维持新能源持续快速发展以及满足用户对于清洁、安全、高质量用电需求的最终解决方案。但智能电网规模的不断增长以及越来越多分布式电源的接入,给智能电网安全性、稳定性、可规划性带来了新的挑战。群体智能作为人工智能领域最为重要的方
泰勒库特流(Taylor-Couette,简称TC流)是存在于同轴并且相对转动的两圆柱面之间环形缝隙内的流体流动,TC流动模型具有结构简单,参数易控和流动系统封闭等特点,是研究流动稳定性和湍流的常用模式模型。当两圆柱面中心线存在偏心距时,因转子旋转产生动压效应,偏心缝隙内出现圆周压力分布,因而偏心泰勒库特流在阻力矩特性、流动形态变化和出现空化流等方面有别于同心泰勒库特流。本文将通过对比同心环形缝隙
机器人抓取是智能化机器人系统的集中表现,而目标识别作为机器人抓取的核心步骤,一直是机器人领域的研究热点。随着计算机算力与传感器成像质量的不断提高,在结构化环境中基于简单二维图像的目标识别与抓取得到了广泛深入的研究,相关技术已逐步趋于成熟。然而随着社会对机器人智能化需求的不断提升,仅使用二维信息来表征复杂环境中三维物体,不可避免的会出现信息损失,使得机器人难以实现在非结构化环境中对于多目标物体的高精
结构光照明显微镜(structured illumination microscopy SIM)表面形貌测量主要利用结构光与被测表面形成调制之后,基于层析和峰值提取算法,解调出被测表面的三维信息。本文针对SIM表面测量三维重建算法和软件展开研究,主要研究内容和成果如下:研究提出了融合聚焦评价算子的SIM轴向响应曲线获取算法。该算法利用聚焦评价算子对于倾斜较大表面的适用性,融合层析算法和聚焦评价算子
作为直流电机的关键部件,换向器的表面质量将直接影响电机性能,因此,在出厂前对其外观质量进行视觉检测正成为一种趋势。由于换向器内部电木材料硬而脆的特性,使得在加工过程中易在换向器底部电木区域产生裂纹和破损等缺陷。同时,由于电木材料对光的反射特性,使得这些缺陷往往在图像上特征不明显,给换向器表面质量检测带来极大的困难。因此,本文结合换向器自动生产线对检测的实际需要,对换向器底部电木裂纹与破损缺陷视觉检