AGVS路径规划的可行性问题研究

祝俊皓

摘 要：AGV作为计算机集成制造系统内物流运输的主要工具，因其自身在柔性、控制集成等方面的优势，使其应用范围逐步得以拓宽。在一般情况下来说，AGV都是由在线的柔性微机所控制的，并借助自身内部的电池驱动和埋设在地板槽内部大感应导线所组成的导引回路系统，做到以任意的编程速度进行运动。由此不难看出，AGV的效率将会直接影响到整个计算机集成制造物流系统的效率，但目前有关AGV路径规划可行性研究较少，而本文正是针对这一点展开了研究。

关键词：AGV路径 规划可行性 研究

Research on the Feasibility of AGVS Path Planning

Zhu Junhao

Abstract：AGV， as the main tool of logistics transportation within the computer integrated manufacturing system， has gradually expanded its application scope due to its own advantages in flexibility and control integration. In general， the AGV is controlled by an online flexible microcomputer， and is driven by its own internal battery and a guidance loop system composed of large induction wires buried in the floor slot， so that it can be programmed at any speed movement. It is not difficult to see from this that the efficiency of AGV will directly affect the efficiency of the entire computer integrated manufacturing logistics system， but there are few feasibility studies on AGV path planning at present， and this article is aimed at this point.

Key words：AGV path， planning feasibility， research

1 研究中基本概念分析

1.1 空间窗概念

时间窗的概念，简单来说，就是构成某个特定动作的时间集合，而在这个过程中，还涉及到了保留时间窗的概念，其实就是停在某一个缓冲区内部的时间间隔。而AGV从一个缓冲区严格遵循指定路径达到另一个缓冲区的这一段持续时间集合就是自由时间窗。空间的可行性就是指两个结点之内存在的实际物理通路，而所谓的时间可行性就是在下一个即将开始的时间窗内，AGV能够做到按时进入并离开，借助对空间和时间的可行性做出全面的检查，便可及时发现AGV内潜藏的碰撞。

1.2 柔性可行性概念

这里提到的柔性可行性概念，实际上就是AGVS在处于突发情况的时候，对于某一辆AGV做出突发情况路径规划再调度的一种重新执行能力。

2 判断AGVS突发柔性可行的方式及实例分析

2.1 判断AGVS突发柔性可行性的具体依据

假设存在n个的AGV活动集合E={1，2，……n}，其中每一个活动集合的每一个活动都会被要求通过完全相同的下一段通道，并且该段活动通道的开始及结束时刻都被每一个活动所使用了，分别用s[i]以及f[i]來表示开始和结束时刻，并且开始时刻的数值是要小于结束时刻的。，在上位机选择了活动i的情况下，那么AGV#i则是会在[si，fi）时间段内占据并使用这段通道，在[si，fi）以及[sj，fj）完全不相交的情况下，也就意味着AGV#i能够实现在通过通道的目标。随后针对AGV#i原定计划中想要占用每一段通道做出相应的判断工作，在全部判断完全通过的前提下，也就意味着AGV#i的原定计划是非常成功的，一旦出现了有一段通道无法通过的问题，则上位机就需要重新规划一下路径。

2.2 判断的具体方法

在选定判断方法的时候需要定义如下的结构体：第一，代表通道数目的#define PathNum 10。第二，代表着车辆数值的#define AGVNum 5。第三，代笔啊AGV编号的int agvnumber。第四，代表着AGV占用通道开始时刻的int starttime以及代表AGV占用通道的结束时刻int finishtime。第五，代表AGV是否能够占据该通道的int tag。此后，需要构建如下的二维数组

typedef struct{

int agvnumber

int starttime

int finishtime

}timeinterval

timeinterval T[PathNum][AGVNum]

对于那些承担着突发性运输任务的AGV#t而言，需要将之占据每一段通道的开始以及结束时刻转变为整数单位之后传达到上位机中，而上位机在接收到这些数据之后，则会严格按照的数据时间的顺序将AGV即将要占据的i通道的开始以及结束时刻数据存放到结构体数组对应第i行中T[i][t].starttime、T[i][t].finishtime，在此之后，则是需要数组内的第i行元素以T[i][t].finishtime作为基础做到非减序的数据排列。接下来，就是针对这些承担着突发运输任务的AGV#t设定的行进路线执行相应的可行性判断，如若判断出无法行进，则是在全新规划路径之后进行二次判断，一直到任务完成为止。

2.3 判断方法带有最优解的证明

从实际应用上来看，之前设定的E={1，2，……n}集合就是所给出的通道i的一个活动集合，再加之集合中的活动是以结束时刻为基础的非减序数据排列方式，这也就是意味着活动1的完成时间将会是最早的。随后在s[i]以及f[i]两个数组中将活动i的开始和结束时刻分别放入其中，并且后一個数组中的数据元素同样做到非减序排列。在这种情况下，需要证明的第一个问题就是这个问题本身带有一个将贪心选择作为开始点的最优化解，换言之，这个最优解里需要完全包含活动1的数据。假设AE是给出的活动安排的最优解，同时A中包含的活动执行的也是以结束时间为基础的非减序数据排列方式，k为A中的第一个活动，在k=1的情形下，则A就是将贪心选择作为出发点的最优解。即便是在k>1的情形下，假设B=A-{k}∪{1}，因为f[1]始终是小于等于f[k]的，再加之A中的活动带有相容的特性，则B也是如此。又因为A本身是最优解，则B也是最优解，简单一些来说，B就是在贪心选择活动1的情形下的诞生出的最优化活动安排。由此不难发现的一点是，以贪心选择作为出发点的最优化活动安排方案一直都是存在的。

2.4 实际应用案例分析

图1展示了D厂内部的生产系统内部的平面布置拓扑图，因为该厂的生产任务今年有所改变，其中的AGVB#3的路径顺序需要变为1-2-3-4-5。

上文中提到的可行性判断方法针对AGV#3的行进路线做出相应的判断，在经历判断、修改、再判断的多次反复之后，知道任务全部完成为止。在具体的行进路径中，AGV#3同样要向上位机发送占有每一段通道的开始和结束时刻的整数数值，随后交由上位机针对每一段通道的实际占用情形做出相应的排列工作。在本次研究中，就以图中2号通道作为实例，对具体判断的实现进行解释说明，表1中展示了向上位机发出占用2号通道AGV任务。而表2则是展示了经由上位机重新排列之后的非减序排列结果。

从表2中的数据不难发现，在通道2上的AGV#3行进是完全可行的，只要在接下来的AGV#3占据的其他通道里仍旧使用这一方式逐一进行判断，如若全部通道的判断结果都是可行，那么原定的AGV#3行进路线则是完全成立的，反之则是需要做出二次的规划和判断，一直到任务全部完成为止。除此之外，表2中的数据还体现出，AGV#3和AGV#5在同一个时刻会因为生产任务的调整而针对原本的生产路线进行生产，在这个时间段内想要占据通道2是无法做出有效安排的，解决方案只有等待或者是重新规划。通过这一实例不难发现，这种判断方式在取得良好效果的同时，也能够保障整个系统最大化柔性。

3 结语

对于计算机集成制造系统而言，想要提高其效率的最为有效的方式就是提高AGVS的效率。本文所提出的AGVS路径规划可行性判断方式，可以在取得良好效果的同时，确保整个系统的最大化柔性，在丰富有关AGVS柔性理论研究的同时，也可为今后的生产环节提供一定的借鉴。

参考文献：

[1]赵东雄.多自动导引小车系统（AGVS）路径规划研究[D].湖北工业大学，2014.

[2]朱传敏，黄冰冰，杨鹏.基于时效优先的AGVS协调路径规划方法[J].制造业自动化，2013，35（06）： 76-77.

[3]徐翠霞.AGVS路径规划可行性判断的研究[J].微计算机信息，2007（28）：100-102.