融合动态窗口法与A*算法的港口AGV路径规划方法研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 20次 | 上传用户:ruannengjie
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自动引导车(Automated Guided Vehicles,AGV)是现代物流运输业不可或缺的一种技术手段,而路径规划是AGV系统能够得以广泛运用的关键环节之一。所谓路径规划,是指AGV能够根据某种最优准则,在具体的工作环境中确定一条从起始状态到目标状态的最优路径,并且行驶过程中避免与其他物体碰撞。目前,我国港口 AGV多采用固化路网,且行驶路线单一。面对越来越繁杂的运输任务,需要改善现有路径规划方式,提高AGV运输效率。首先,本文提出应用动态窗口法来解决港口 AGV运输所存在的静态行驶问题。通过仿真实验证明,动态窗口法可以使AGV实现良好的避障功能,但是仿真过程中发现,在动态环境中,采用动态窗口法有较大可能性绕路抵达目标点甚至不能完成作业流程。然后,本文分析了动态窗口法在动态环境中出现以上情况的原因,是由于AGV没有考虑全局最优性,导致在躲避障碍物的过程中回避了抵达终点的最优路径。针对此种现象,本文提出一种融合动态窗口法和A*算法的组合型算法。通过研究两种算法的评价函数指标,建立一种新的结合型评价函数。新的评价函数可以使动态窗口法在评价最优轨迹时,采用A*算法的启发式思想,考虑到路径的全局最优性。在MATLAB平台上,针对动态窗口法,组合型算法及另一种局部避障算法——人工势场法进行对比实验验证,发现组合型算法相较于动态窗口法,提高了抵达目标点的成功率以及路径平滑性,经大量实验结果证明,组合型算法还在一定程度上减少了作业时间;组合型算法相较于势场法而言,所规划的路径平滑性更高,更适用于大型移动载体。最后,为了进一步提高AGV的运输效率,本文提出了两种AGV的运行规则,实验结果证明,添加转弯区域可以有效避免AGV原地打转情况;给同组桥吊和不同组桥吊配置的AGV添加行驶规则,可以在有限的场地上最大限度上利用AGV,提高了 AGV运输效率。另外,考虑到港口 AGV的应用环境,多采用基于磁钉定位的导航方式,本文给出了一种基于磁钉和惯性导航的组合导航系统AGV位姿解算方案。
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