基于动态需求的AGV路径规划及系统调度优化

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随着科技的发展,人工搬运货物所带来的安全隐患、效率不足等短板逐渐显露,AGV(Automated Guided Vehicle,自动引导车)在货物运输领域因弥补了人工搬运的不足而被广泛应用。现有研究分别独立着重于AGV路径规划、系统调度,对于结合两个领域的优化探索较为缺少,且研究对象多为执行单次任务的AGV,对于车辆回程、多次执行任务的情况存在研究薄弱区域。基于此,本研究旨在依托货物运输中AGV的实际应用场景,搭建贴合实际情况的数字化动态供需环境;通过明确调度优化目标,改进路径规划算法,制定冲突协调策略,确定循环任务返程目标点,构建系统综合评价体系,完成系统路径规划与协调调度的优化。主要研究内容如下:首先,通过比对多种数字环境搭建方法优劣势,结合AGV工作环境,选取栅格法为基础搭建方法,建立笛卡尔坐标电子地图,完成数字工作环境的搭建;通过对比多种路径规划算法的优劣势,选取A*算法为基础算法,并针对搜索效率、行驶安全性、路径平滑性等问题进行算法优化,提出3轴2象限搜索方法,并加强对路径转向数的考量,减少延误,将改进A*算法确定为单AGV路径规划算法。其次,通过引入时间窗参数,搭建冲突判别模型,完成多AGV路径冲突类型识别,并制定以系统总工作时长为评价指标的冲突协调策略,采用等待让行、路线重新规划等方法消除各类路径冲突,最终形成以系统运行安全性为前提、最短工作总时长为优化目标的系统路径冲突协调调度策略。再次,针对多次任务路径规划问题,通过引入任务紧迫优先值、AGV车辆数等参数反映返程任务的紧迫程度与系统的运行成本,设计全数比较法、重新分配法、最小等待时间法3种返程目标点的选取方法,构建以车辆数、空载等待时长、路径长度及转向数为指标的评价模型,通过综合考虑系统运行安全性与效率,择优选定重新分配法;搭建综合考虑系统运行安全性与效率的系统效率评价模型,以此确定各AGV的返程目标点,实现了在保证安全性的前提下,通过AGV多次执行任务,进一步提高系统运行效率。最后,利用AGV系统路径规划及协调调度实验,验证了本文提出的路径规划算法、冲突协调策略及多次任务返程目标点选定方法的有效性。
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