视觉导引AGV的路径跟踪控制

张松林 李美 顾海洋

摘要

我们所说的AGV，又可以称之为自动导向车，其主要工作原理是运用CCD采集路面上的有效信息，然后利用先进的计算机技术对相关图像加以识别，紧接着可以以某路段的路径标线和车辆往来有效掌握位置之间存在的偏差和车辆的主要行驶方向，目的是有效确保AGV可以沿着既定的路径目标运行。此种运行方式相较于传统的电磁导引模式，对于路径在引导方面的优势更加明显，即：简单、高效、灵活、性价比高，容易进行检修和维护。特别是近些年来，伴随着数字化技术的不断应用，对于AGV的视觉导引的研究已经成为重要的课题。

【关键词】AGV 视觉导引 路径识别 路径跟踪

在AGV以往的控制流程中，主要运用PID控制控制原理，此种控制方法的局限性在于其运算的精准程度完全依靠相关参数的精准性进行决定，但是普通类型的PID控制器的参数是不容易予以确认的，因此，现阶段很多专家开展投入新的研究模式，希望用更为简单有效的方法实现对PID的控制。

1 AGV视觉导引路径控制系统总体框架

就整个系统的发展情况而言，运用以太网为基础展开的局域网已经逐渐成为所有设备进行信息传输的有效媒介，特别是运用了C/S结构之后，也就是Client/Server（客户机/服务器）结构，这是一项被广大人民所熟知并且经利用的软件系统结构，不断整合优化分配各项任务，有效减小整个系统运行成本。就现阶段的发展而言，大多数利用的主控台是Server，与之相联系的客户端、AGV小车和工作台则分别为Client，主控台和各个客户端之间的相关性完成信息之间的相互传递工作。在整个文章中主要围绕智能手机带有的Android系统和掌上APP功能，根据不同地段小车停靠的实际需要对相关客户台依次完成编号，并以周围特定物体为参照为u，精确计可行路段的最佳道路选择，并把有效信息反馈给主控台，如此主控台可以对小车的运行做好合理安排。

2 AGV路径控制模块

2.1 AGV小车无线通信设计

在进行优化设计的过程中，想要充分发挥出AGV小车的无线通信功能，就要不间断的像主控台反馈本身所在位置的有效信息和一些带有误导性的信息，与此同时，还要不间断的接收主控台服务器带来的指示信息。这样，小车就可以通过这些信息不断优化运行路径。其中，想要完成小车的无线通信环节，需要控制好中心部位的迷你PC，可以利用无线网卡，把有效信息传送到主服务器上。通常都会安装Linux系统，这样方便在小车启动的过程中准确发送自己的编号和主要位置，与此同时，还方便介绍主控台传输过来的路径指示。如果运行阶段因为特殊情况的出现需要更换路径，那么小车在接收到主控台更改指示之后，按规定要求运行。另外，PC所具备的另一个功能是利用高清摄像头获取相关位置信息，实现对小车的实时定位。

2.2 主控台服务器部分

2.2.1 与AGV小车的通信

通常会运用有序排列的形式对AGV小车进行编号，还要做好实时监听工作，保证有新的小车加入时可以及时发现，在服务器上显示有新的小车加入，系统会自动对其进行编号。并且会对每一个新启动的小车进行路径的初始规划，接收小车反馈回来的信息，包括为小车重新规划路径等。

2.2.2 与工作台的通信

对于工作台的把握要点是，需要进行实时更新和维护，在小车实际运行的时候，每一个工作天都需要一个对应编号，如此方便主服务器做好确认工作。不同的工作台都需要一个与之相对应的坐标，换言之，就是工作台实际运行阶段所处在的准确位置。当主控台接收到监听信息的时候，不同编号的工作台会准确判定小车的实际位置，并规划出合适的路径。

2.2.3 与Android客户端的通信

当系统接收到Android客户端的连接请求的时候，就要建立相关的管理体系。当产生有效连接之后，可以完全用手监测到小车全部的信息，并随着时间的推移完成自动更新环节。这个时候如果主控台的服务器接收到客户端关于小车路径相关的信息，首先要做的就是对小车当前位置进行确定，并将信息更新到客户端有效位置。

3 路径跟踪

有关AGV系统对路径标线位置的跟踪控制一般会选择运用PID控制器、最优控制器、模糊控制器等方式。我们都知道，AGV本身带有极大的延迟特点的非线性时变系统，几乎无法做到进行准确无误的数学建模，所以，进行操作的时候运用模糊控制器是最佳选择。主要以驾驶员的实践为主要依据，凭借多年经验多车体和路径之间的相对位置进行准确的判断，发现过程中出现偏差，应该立刻调整车体回到正确轨道上。驾驶员在进行相关调整阶段，需要注意的是，必须提前在前方路径上选好一个标注点，并不断把小车的运行方向沿着标准点靠拢。对于期望点的选取与当前车体和路径的相对偏差存在很大关联性。也就是说，如果车体在运行过程中和路径之间的距离偏差大于e，也就代表期望点越远，反之，越近，具体见图1。

其中，最常用的粒子群算法（PSO），属于一种高端智能算法。进行PSO优化计算的过程中，在每一个被优化的系统中都可以当成D维搜索空间中的一个粒子。存在于搜索空间的粒子处于飞快运行的状态，当然对于这个速度的有效把控，还必须根据其自身有效的飞行速度和长时间的飞行經验予以调整。不同粒子之间也有优劣之分，在优化的过程中要选取目标函数当作适应值。PSO的主要运作优势表现为：可以优化解决粒子群存在的问题，找到适应值，通过多次反复比较找到最有效的解决措施。粒子可以通过个体最优解和全局最优解实现对系统本身的更新，实现从空间完成搜索最优解的目的。

我们所说的适度值就是在粒子群完成更新进化的过程中不断得以更新粒子位置的衡量标准，因此，必须做好对目标函数值的选取。因为在整个系统中ITAE准则运用的具体明显的优势，因此，选取目标函数的过程中都必须要含有ITAE准则，还要调整好系统超调量。

4 结束语

综上所述，本文对于AGV系统的运用，有效解决了传统AGV路径运行模式和路径单一，无法灵活调度的问题，对AGV小车实现智能化发展具有划时代的伟大意义。

参考文献

[1]易弘.AGV视觉导航研究[J].国外电子测量技术，2010，2（03）：44-46.

[2]焦俊，陈无畏，王继先等.基于RBF在线辨识的AGV转向单神经元PID控制[J].仪器仪表学报，2008，29（07）：1431-1435.

[3]樊凯，李晖，李娜.Android操作系统与应用开发[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.