自动化仓库系统多AGV路径规划和避碰策略研究.pdf

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1、硕士学位论文自动化仓库系统多AGV路径规划和避碰策略研究RESEARCHONMULTI-AGVPATHPLANNINGANDCONFLICTAVOIDANCEINAUTOMATEDWAREHOUSESYSTEM李婷哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP242学校代码：10213国际图书分类号：625密级：公开工学硕士学位论文自动化仓库系统多AGV路径规划和避碰策略研究硕士研究生：李婷导师：王常虹教授申请学位：工程硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifi

2、edIndex:TP242U.D.C:625DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMULTI-AGVPATHPLANNINGANDCONFLICTAVOIDANCEINAUTOMATEDWAREHOUSESYSTEMCandidate：LiTingSupervisor：Prof.WangChanghongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeri

3、ngAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要电商、快递等行业的爆发式发展对仓储物流的运转效率提出了更高的要求，多AGV自动化仓库系统能有效改善传统仓库的作业模式效率低、误单率高和移载工具柔性差、对人力依赖度高等弊端，实现物流自动化和信息化，因其在提高土地利用率、降低劳动力成本的突出贡献，是当前回报率高的热门研究方向。本文主要对多AGV自动化仓

4、库的关键问题——路径规划和避碰策略进行了算法的优化和实现。首先，研究各导航方式，结合自动化仓库实际情况及精度、成本等考虑，将超高频射频识别技术应用于AGV的导引。研究各地图建模方法，把自动化仓库环境抽象为拓扑电子地图，将连续动态多目标问题简化为离散多目标点问题，很大程度上减少了数据传输量和空间占用，通过对比分析邻接矩阵和邻接表时间和空间复杂度，结合地图点线数量关系，采用邻接表作为地图存储数据结构。其次，分析常用的几种单源最短路径算法——Dijkstra算法、A-star算法、Bellman-Ford算法、SPFA算法特点，由于第1

5、章建立的地图为正权图，考虑Dijkstra和A-STAR算法作为备选算法。通过将指数衰减因子作为权重引入A-STAR算法代价函数对A-STAR算法进行改进，使得当前点与目标点距离远时能加快搜索速度，在目标点附近时指数项接近于1，保证目标点可达。在相同条件下对Dijkstra算法、A-STAR算法和改进A-STAR算法进行仿真，证明三种算法都能求得最优解，改进A-STAR算法搜索点最少，为保证自动化仓库系统的实时性，将其作为单AGV路径规划算法。然后，制定了订单任务和AGV任务执行的优先级规则。通过对边的权值加入与该边使用频率成正比

6、的惩罚项，疏散多AGV的拥挤路段，实现多AGV系统总运行时间减少，分别将线性函数、指数函数和Sigmoid函数作为惩罚项进行三组多任务多AGV平行实验，根据仿真结果，Sigmoid函数作惩罚项时地图负载平衡，不存在大规模堵塞情况，故将其作为地图权值优化函数。最后，针对仓库环境特点和货到人的AGV作业方式，提出本环境下四种可能的冲突情况，设计了三项并行避碰机制，包括离线预测避免、设置锁区和被动两级避障策略，有效保证了AGV系统的可靠性。关键词：自动化仓库；自动导引车；路径规划；避碰策略-I-目录AbstractTheexplosiv

7、edevelopmentofe-commerce,expressdeliveryandotherindustriesputshigherrequirementsontheoperationalefficiencyofwarehousingandlogistics.Multi-AGVautomatedwarehousesystemscaneffectivelyimprovetheoperatingmodeoftraditionalwarehouseswithlowefficiency,highrateoferroneousorder

8、s,andpoorflexibilityoftransfertools.Thehighdrawbacksofmanpowerdependence,andtherealizationoflogisticsautomationandinformatio