智能搬运机器人的导航策略研究及应用

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自动导引小车(AGV)也称之为搬运机器人,随着电商时代的到来,越来越多的搬运机器人被应用到物流仓库中。仓储物流业的需求急剧增加,因此,如何对搬运机器人导航策略进行研究,实现物流自动化,成为当前的研究热点。本文从实际应用场景出发,以智能化物流仓库为研究背景,采用二维码与磁条导航相结合的方式进行导航的地标索引。针对多AGV在物流仓库中发生碰撞以及产生死锁等情况,从二维码环境建模、导航路径算法以及实验平台的建立三个方面进行了设计与研究。首先根据二维码的存储特性存储某仓库的货架与路径位置信息。随后对该仓库进行系统建模,采用栅格法和拓扑图法将多目标的连续空间离散化,极大的减少了数据的传输量,形成的多路径通道进行单向路径约束,同时采用Bundle区的冲突资源控制,为冲突区建立资源监控,有效减少了多AGV导航过程中死锁情况的发生,以便于控制中心的后续调度。然后制定了搬运机器人在智能仓库中导航规划的最终解决方案。采用Dijkstra算法和改进遗传算法进行原始路径规划,重点研究了基于改进的遗传算法的路径规划中单点交叉、单点变异对种群的遗传操作。其次,研究了环境复杂程度对该算法应用范围的影响,遗传算法中种群大小、交叉概率和变异概率对其算法输出质量的影响,并进行了参数设定;在多任务并行调度策略中利用多级子任务方式对同货架任务进行叠加处理,有效提高了多AGV动态运行效率。最后通过openTCS实验平台,对某仓库真实环境进行建模,配置AGV状态属性和添加动态任务订单。实验结果表明:多AGV多任务订单的动态运行过程中未出现碰撞、死锁、长时间拥塞等现象,并对最优路径进行监控,测试表明所有的订单均顺利完成,从而验证了该导航策略研究的可行性和有效性。
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