AGV自动运输系统路径规划技术研究

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摘要随着物流等新领域的产生，很多企业都会使用 AGV来代替搬运工完成日常的搬运作业。AGV 具有高效率、低成本的优点，使其被广泛的使用。其中，路径规划是 AGV 运作的关键所在，能够使AGV 适应从简单到复杂的环境。路径规划算法的好坏将直接决定AGV的作业效率和一系列指标，因此路径规划问题一直是 AGV研究的热点。本文从AGV的路径规划出发，阐述了 AGV路径规划的相关技术及有关算法。本文的第二章讲解了路径规划的前提——定位与环境建模，详细介绍了常见的几种定位方法，分析了栅格法、拓扑法等相关建模方法。其中，栅格法在本文中多次被用在后续的算法仿真上。接下来两章分别介绍了传统的路径规划方法和智能的路径规划方法，从 A 星算法、人工势场法、遗传算法、蚁群算法这四个算法入手，详细说明了这四个算法的原理，并用matlab分别对其进行仿真。最后，对仿真结果进行比较，分析各个算法的优劣性。 43120

毕业论文关键词 AGV 路径规划算法

Title The research of AGV’s path planning

Abstract With the appearance of new areas such as logistics, many companies use AGV instead of porters to complete daily handing operations. AGV possesses the advantage of high efficiency and low cost, which makes it be used widely. What’s more, the path planning is the key to the AGV’s operation and it can let AGV adapt to vary environment. The performance of path planning algorithm will directly decide AGV’s working efficiency and indicators, so the path planning problem has always been the hot spot of the AGV research. This paper embarks from the AGV’s path planning and expounds the related technologies and the relevant algorithm of AGV’s path planning. The second chapter of this paper explains the premise of path planning----positioning and environment modeling, introduces some common positioning methods in detail and analyze related modeling methods such as the grid method and the topological method. Among these methods, the grid method is used in the subsequent algorithm simulation in this paper. The next two chapters respectively introduce the traditional method of path planning and the intelligent method of path planning. Meanwhile, the paper are focus on four algorithms which are A-star algorithm, artificial potential field method, genetic algorithm and ant colony algorithm and introduces the principle of the four algorithms, which are simulated respectively by matlab. The final of paper analyze the pros and cons of each algorithm through the comparison the results of the algorithms. Keywords AGV path planning algorithm

1绪论1

1.1AGV的概述1

1.2课题研究意义2

1.3AGV的发展现状2

1.4本课题的主要研究内容3

2AGV的路径规划4

2.1AGV的定位4

2.2环境建模7

2.3AGV的路径规划7

2.4本章小节8

3传统的路径规划方法9

3.1基于A星算法的路径规划9

3.2基于人工势场法的路径规划15

3.3本章小节20

4智能的路径规划方法21

4.1基于遗传算法的路径规划21

4.2基于蚁群算法的路径规划28

4.3本章小节32

5结论33

5.1算法比较33

5.2结论34

5.3展望34

致谢35

参考文献36

1 绪论
1.1 AGV的概述 AGV的英文全称为Automated Guided Vehicle，意为自动导向车。在AGV 上一般装有光学、电磁等可以自动导引的装置，它可以按照规划好的路线进行运输货物，更广泛地说，AGV小车其实是一种轮式移动机器人。AGV运输系统通常配备一个人机交互界面，操作人员在界面上设置起点和终点后，小车根据两点以及所处的环境算出通往目的地的最优或者次优的路径。 AGV 小车具有众多的优势，老式的仓库都是通过人力来进行对货物的运输，效率低下，有时货物会遭受人为的破坏，而 AGV 小车就会避免这些不足，它可以降低生产的成本，让仓库变得更加有条理性，提高了生产的安全性-优尔`文~论^文.网www.youerw.com。 AGV有很多种类，按自主程度进行分类，可以分为智能AGV、半智能AGV和普通AGV。其中，自主 AGV 有很强的自动能力，能够实时地与控制器进行交互，在接受操作者所下达的搬运任务之后能够在短时间内找出最优路径。半智能 AGV 具有手动、自动、半自动三种控制方式，手动的时候通过交互界面由操作者手动控制，自动的时候 AGV 小车的路线由控制器产生。普通 AGV 的控制方式比较简单，没有对线路进行优化，对实时性的要求比较高。根据 AGV的转向能力，AGV 可分为单向AGV、双向 AGV和全向AGV。其中，全向的 AGV成本较高，但是我们开发 AGV 的重点类别。根据 AGV 的导航方式，AGV 可分为激光导航式 AGV、视觉导航式 AGV、电磁感应导航式 AGV 等[2]。其中，电磁导航式 AGV 要铺设相对应的电缆线，通以电流产生磁场，AGV小车利用磁场强度的差动进行控制，从而实现小车的引导功能。激光导航式AGV 利用搜索到的反射信息计算出小车在所处环境中的相对位置。视觉导航式AGV利用当今较流行的图像处理技术进行引导，通过摄像头采集小车周边图像，使用计算机对图像的处理来确定出小车在当前环境中的位置和姿态[3]。通常 AGV 由车身、导航定位系统、运动系统、控制系统、通讯系统、防碰撞机构、电源系统和搬运机构组成。车身主要起支架的作用，所以一般用钢等硬度较高的制材制成。运动系统控制着 AGV 的前进、后退以及转向，主要包括电机、调速器、控制器、减速器等。防碰撞系统包括接触式碰撞传感器和非接触式碰撞传感器（如红外测距）。