張松林 李美 顧海洋

摘要

我們所說的AGV，又可以稱之為自動(dòng)導(dǎo)向車，其主要工作原理是運(yùn)用CCD采集路面上的有效信息，然后利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)相關(guān)圖像加以識(shí)別，緊接著可以以某路段的路徑標(biāo)線和車輛往來有效掌握位置之間存在的偏差和車輛的主要行駛方向，目的是有效確保AGV可以沿著既定的路徑目標(biāo)運(yùn)行。此種運(yùn)行方式相較于傳統(tǒng)的電磁導(dǎo)引模式，對(duì)于路徑在引導(dǎo)方面的優(yōu)勢(shì)更加明顯，即：簡(jiǎn)單、高效、靈活、性價(jià)比高，容易進(jìn)行檢修和維護(hù)。特別是近些年來，伴隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷應(yīng)用，對(duì)于AGV的視覺導(dǎo)引的研究已經(jīng)成為重要的課題。

【關(guān)鍵詞】AGV 視覺導(dǎo)引 路徑識(shí)別 路徑跟蹤

在AGV以往的控制流程中，主要運(yùn)用PID控制控制原理，此種控制方法的局限性在于其運(yùn)算的精準(zhǔn)程度完全依靠相關(guān)參數(shù)的精準(zhǔn)性進(jìn)行決定，但是普通類型的PID控制器的參數(shù)是不容易予以確認(rèn)的，因此，現(xiàn)階段很多專家開展投入新的研究模式，希望用更為簡(jiǎn)單有效的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)PID的控制。

1 AGV視覺導(dǎo)引路徑控制系統(tǒng)總體框架

就整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展情況而言，運(yùn)用以太網(wǎng)為基礎(chǔ)展開的局域網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為所有設(shè)備進(jìn)行信息傳輸?shù)挠行浇椋貏e是運(yùn)用了C/S結(jié)構(gòu)之后，也就是Client/Server（客戶機(jī)/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，這是一項(xiàng)被廣大人民所熟知并且經(jīng)利用的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不斷整合優(yōu)化分配各項(xiàng)任務(wù)，有效減小整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行成本。就現(xiàn)階段的發(fā)展而言，大多數(shù)利用的主控臺(tái)是Server，與之相聯(lián)系的客戶端、AGV小車和工作臺(tái)則分別為Client，主控臺(tái)和各個(gè)客戶端之間的相關(guān)性完成信息之間的相互傳遞工作。在整個(gè)文章中主要圍繞智能手機(jī)帶有的Android系統(tǒng)和掌上APP功能，根據(jù)不同地段小車?？康膶?shí)際需要對(duì)相關(guān)客戶臺(tái)依次完成編號(hào)，并以周圍特定物體為參照為u，精確計(jì)可行路段的最佳道路選擇，并把有效信息反饋給主控臺(tái)，如此主控臺(tái)可以對(duì)小車的運(yùn)行做好合理安排。

2 AGV路徑控制模塊

2.1 AGV小車無線通信設(shè)計(jì)

在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，想要充分發(fā)揮出AGV小車的無線通信功能，就要不間斷的像主控臺(tái)反饋本身所在位置的有效信息和一些帶有誤導(dǎo)性的信息，與此同時(shí)，還要不間斷的接收主控臺(tái)服務(wù)器帶來的指示信息。這樣，小車就可以通過這些信息不斷優(yōu)化運(yùn)行路徑。其中，想要完成小車的無線通信環(huán)節(jié)，需要控制好中心部位的迷你PC，可以利用無線網(wǎng)卡，把有效信息傳送到主服務(wù)器上。通常都會(huì)安裝Linux系統(tǒng)，這樣方便在小車啟動(dòng)的過程中準(zhǔn)確發(fā)送自己的編號(hào)和主要位置，與此同時(shí)，還方便介紹主控臺(tái)傳輸過來的路徑指示。如果運(yùn)行階段因?yàn)樘厥馇闆r的出現(xiàn)需要更換路徑，那么小車在接收到主控臺(tái)更改指示之后，按規(guī)定要求運(yùn)行。另外，PC所具備的另一個(gè)功能是利用高清攝像頭獲取相關(guān)位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的實(shí)時(shí)定位。

2.2 主控臺(tái)服務(wù)器部分

2.2.1 與AGV小車的通信

通常會(huì)運(yùn)用有序排列的形式對(duì)AGV小車進(jìn)行編號(hào)，還要做好實(shí)時(shí)監(jiān)聽工作，保證有新的小車加入時(shí)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在服務(wù)器上顯示有新的小車加入，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行編號(hào)。并且會(huì)對(duì)每一個(gè)新啟動(dòng)的小車進(jìn)行路徑的初始規(guī)劃，接收小車反饋回來的信息，包括為小車重新規(guī)劃路徑等。

2.2.2 與工作臺(tái)的通信

對(duì)于工作臺(tái)的把握要點(diǎn)是，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)更新和維護(hù)，在小車實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候，每一個(gè)工作天都需要一個(gè)對(duì)應(yīng)編號(hào)，如此方便主服務(wù)器做好確認(rèn)工作。不同的工作臺(tái)都需要一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，換言之，就是工作臺(tái)實(shí)際運(yùn)行階段所處在的準(zhǔn)確位置。當(dāng)主控臺(tái)接收到監(jiān)聽信息的時(shí)候，不同編號(hào)的工作臺(tái)會(huì)準(zhǔn)確判定小車的實(shí)際位置，并規(guī)劃出合適的路徑。

2.2.3 與Android客戶端的通信

當(dāng)系統(tǒng)接收到Android客戶端的連接請(qǐng)求的時(shí)候，就要建立相關(guān)的管理體系。當(dāng)產(chǎn)生有效連接之后，可以完全用手監(jiān)測(cè)到小車全部的信息，并隨著時(shí)間的推移完成自動(dòng)更新環(huán)節(jié)。這個(gè)時(shí)候如果主控臺(tái)的服務(wù)器接收到客戶端關(guān)于小車路徑相關(guān)的信息，首先要做的就是對(duì)小車當(dāng)前位置進(jìn)行確定，并將信息更新到客戶端有效位置。

3 路徑跟蹤

有關(guān)AGV系統(tǒng)對(duì)路徑標(biāo)線位置的跟蹤控制一般會(huì)選擇運(yùn)用PID控制器、最優(yōu)控制器、模糊控制器等方式。我們都知道，AGV本身帶有極大的延遲特點(diǎn)的非線性時(shí)變系統(tǒng)，幾乎無法做到進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的數(shù)學(xué)建模，所以，進(jìn)行操作的時(shí)候運(yùn)用模糊控制器是最佳選擇。主要以駕駛員的實(shí)踐為主要依據(jù)，憑借多年經(jīng)驗(yàn)多車體和路徑之間的相對(duì)位置進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，發(fā)現(xiàn)過程中出現(xiàn)偏差，應(yīng)該立刻調(diào)整車體回到正確軌道上。駕駛員在進(jìn)行相關(guān)調(diào)整階段，需要注意的是，必須提前在前方路徑上選好一個(gè)標(biāo)注點(diǎn)，并不斷把小車的運(yùn)行方向沿著標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)靠攏。對(duì)于期望點(diǎn)的選取與當(dāng)前車體和路徑的相對(duì)偏差存在很大關(guān)聯(lián)性。也就是說，如果車體在運(yùn)行過程中和路徑之間的距離偏差大于e，也就代表期望點(diǎn)越遠(yuǎn)，反之，越近，具體見圖1。

其中，最常用的粒子群算法（PSO），屬于一種高端智能算法。進(jìn)行PSO優(yōu)化計(jì)算的過程中，在每一個(gè)被優(yōu)化的系統(tǒng)中都可以當(dāng)成D維搜索空間中的一個(gè)粒子。存在于搜索空間的粒子處于飛快運(yùn)行的狀態(tài)，當(dāng)然對(duì)于這個(gè)速度的有效把控，還必須根據(jù)其自身有效的飛行速度和長(zhǎng)時(shí)間的飛行經(jīng)驗(yàn)予以調(diào)整。不同粒子之間也有優(yōu)劣之分，在優(yōu)化的過程中要選取目標(biāo)函數(shù)當(dāng)作適應(yīng)值。PSO的主要運(yùn)作優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：可以優(yōu)化解決粒子群存在的問題，找到適應(yīng)值，通過多次反復(fù)比較找到最有效的解決措施。粒子可以通過個(gè)體最優(yōu)解和全局最優(yōu)解實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)本身的更新，實(shí)現(xiàn)從空間完成搜索最優(yōu)解的目的。

我們所說的適度值就是在粒子群完成更新進(jìn)化的過程中不斷得以更新粒子位置的衡量標(biāo)準(zhǔn)，因此，必須做好對(duì)目標(biāo)函數(shù)值的選取。因?yàn)樵谡麄€(gè)系統(tǒng)中ITAE準(zhǔn)則運(yùn)用的具體明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，選取目標(biāo)函數(shù)的過程中都必須要含有ITAE準(zhǔn)則，還要調(diào)整好系統(tǒng)超調(diào)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文對(duì)于AGV系統(tǒng)的運(yùn)用，有效解決了傳統(tǒng)AGV路徑運(yùn)行模式和路徑單一，無法靈活調(diào)度的問題，對(duì)AGV小車實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展具有劃時(shí)代的偉大意義。

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