韓冰 李程 高海平

（一汽解放大連柴油機有限公司 遼寧省大連市 116600）

AGV自行小車會由多種信號引導(dǎo)，在我國當(dāng)前的郵政行業(yè)、物流行業(yè)內(nèi)已經(jīng)起到了關(guān)鍵性的作用，在裝備制造業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛，可大量減少人力資源投入，越來越多的制造型企業(yè)開始自主研究AGV 小車開發(fā)應(yīng)用。但是由于在整個區(qū)域內(nèi)AGV自行小車的數(shù)量較多，那么如果未能對其進行科學(xué)的調(diào)撥對預(yù)設(shè)路線合理調(diào)整，那么很可能出現(xiàn)空間上的碰撞問題，此時很容易導(dǎo)致小車系統(tǒng)的運行性能嚴(yán)重下降。

1 AGV自行小車的開發(fā)要點與難點

1.1 開發(fā)要點

1.1.1 精準(zhǔn)度要點

精準(zhǔn)度要點中，要能夠保障在小車的長時間運行過程，不會由于出現(xiàn)過大的控制和運行方面的誤差，導(dǎo)致小車脫離原有的行進路線，此外無論是受到激光引導(dǎo)還是受到電磁引導(dǎo)，運動過程所產(chǎn)生的誤差是不可避免，并且必然會產(chǎn)生累積效應(yīng)，因此可以說，小車本身必須要能夠形成針對誤差的自我調(diào)整機制，也就是說，AGV自行小車所建立的自動控制系統(tǒng)，如果只是使用傳統(tǒng)控制論下的相關(guān)控制系統(tǒng)，雖然能夠在很大程度上取得良好的控制能力，但是不具備針對誤差的是我清除工作，也就是不能形成數(shù)據(jù)的復(fù)位機制，這和小車在精準(zhǔn)度要點上的要求方面存在一定的不對接現(xiàn)象。

1.1.2 路徑化要點

AGV自行小車的運行過程，要根據(jù)既定的工作路線進行全方位的運行，那么也就是說，所謂的路徑路徑化中，必須要能夠保持在整條路線的運行過程中，保持全面的安全性和穩(wěn)定性，但是該過程中存在的一個要點是，如果每臺小車都按照既定的路線行進，那么小車的路線之間很可能存在沖突，如何調(diào)整沖突，讓小車避免碰撞以及規(guī)避小車所攜帶的物品碰撞，是一個必須要解決的問題。因此可以說，路徑化要點主要集中在兩個方面，一個是路線控制的精準(zhǔn)性，要嚴(yán)格防止由于誤差無法消除以及路線的本身規(guī)劃問題出現(xiàn)小車碰撞問題，另一方面是要采用科學(xué)的方法防范掛載物品的沖突。

1.2 開發(fā)難點

1.2.1 復(fù)雜路線沖突

AGV自行小車的運行區(qū)域之內(nèi)，通常小車的數(shù)量極多，并且每個小車的運行路線雖然從表面上來看較為簡單，但是如果多臺小車自主運行時，那么路線控制的復(fù)雜度會呈指數(shù)倍數(shù)增加，而在如此復(fù)雜環(huán)境下，小車之間就很可能出現(xiàn)彼此上的沖突問題。另外一些小車所攜帶的物品還可能會通過掛載一個物品掛載裝置的模式傳輸，那么也就是說小車在空間上長度增加，如果只是小車本體之間的防碰撞處理，很可能會導(dǎo)致小車和小車所攜帶的物品之間出現(xiàn)碰撞，此時也不利于整條路線的處理。

1.2.2 運行狀態(tài)控制

AGV自行小車的主要問題是，要能夠攜帶相關(guān)的物品，并將這類物品運輸?shù)剿O(shè)定的位置，也就是說，物品本身所具有的慣性，很容易會對小車的運行狀態(tài)造成一定的影響，同時小車本身的制動性能也要全面支持這類相關(guān)物品運行狀態(tài)的合理調(diào)整，此時如果小車的運行狀態(tài)難以控制，通常意味著其所攜帶的物品本身對小車施加了一個較大的外力，而小車本身如果能夠抵消這類負(fù)面干擾，那么就必須具備針對所有物品以及自身運行狀態(tài)的有效調(diào)整工作機制，同時針對所有的運行參數(shù)本身也必須要經(jīng)過合適的控制，因此可以認(rèn)為，復(fù)雜路線的沖突消除過程，也必須要依照運行狀態(tài)的控制工作構(gòu)造[1]。

2 AGV自行小車的開發(fā)方案與思路

2.1 外部結(jié)構(gòu)設(shè)計

AGV自行小車的開發(fā)方案建設(shè)過程中，針對外部結(jié)構(gòu)主要是根據(jù)該小車本身的性能特點以及功能特點對其裝配，當(dāng)然外部從整體上來看，結(jié)構(gòu)越簡單越好，因為當(dāng)此時可以避免由于復(fù)雜空間參數(shù)對小車本身的位置定位系統(tǒng)造成誤判。此外對于小車的運行狀態(tài)來說，基本上也必須要可以全面按照目前的系統(tǒng)運行方法和運行狀態(tài)，實現(xiàn)小車位置信號識別和信息的收集裝置，在得到了這類信息之后，要為后續(xù)的運行方案調(diào)整過程幫助，因此可以說，該項工作本身必須要具備信息的良好反饋性能。

2.2 信號接入設(shè)計

信號的接入設(shè)計中，小車本身是否要具備信號的調(diào)整性能，實際上要根據(jù)被控制系統(tǒng)的控制方案進行設(shè)定，本文認(rèn)為在現(xiàn)代化的小車運行過程，小車本身必須要具備信息的調(diào)整機制，同時所有小車的運行中，要根據(jù)周邊物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的影響以及調(diào)度中心的影響，由調(diào)度中心自主根據(jù)所設(shè)定的程序以及小車之間的位置判斷，對所有的小車發(fā)射控制信號。同時在各類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用中，針對控制信道方面已經(jīng)可以滿足多輛小車的同時控制，所以只需要根據(jù)小車本身的信號的接收情況進行搭配即可。

2.3 傳動系統(tǒng)設(shè)計

在傳動系統(tǒng)的設(shè)計過程，主要是依托于小車系統(tǒng)本身所必須實現(xiàn)的處理情況以及必須要具備的荷載情況，實現(xiàn)對傳動機構(gòu)的合理性設(shè)計，要求在傳動機構(gòu)的設(shè)計中，一方面要根據(jù)該系統(tǒng)的操作原則，以及內(nèi)部所有器件之間的運行方案，實現(xiàn)所有設(shè)施的調(diào)整與整合，另一方面要根據(jù)內(nèi)部所有參數(shù)的具體控制方法，實現(xiàn)所有信息的綜合性協(xié)調(diào)，因此要求在獲得了所有的傳動系統(tǒng)設(shè)計方法和設(shè)計方案之后，要根據(jù)該系統(tǒng)當(dāng)前所具備的處理工作標(biāo)準(zhǔn)和處理工作依據(jù)，綜合實現(xiàn)針對各類傳動系統(tǒng)中相關(guān)硬件的加入，同時針對系統(tǒng)的本身運行狀態(tài)，也要受到軟件系統(tǒng)的控制[2]。

2.4 控制方案設(shè)計

在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，核心工作是要了解小車之間的常見交通沖突機制。十字路口和彎道路口是最容易發(fā)生沖突的區(qū)域，那么對整個系統(tǒng)的設(shè)計中，沖突路線自然不可避免，那么就需要具備整個區(qū)域內(nèi)所有小車運行方案的全面跟蹤，同時要了解當(dāng)前所有小車本身的位置信息并跟蹤。其中最簡單的方法是，針對小車路線上很可能存在沖撞隱患的小車，要將其中一輛小車暫停，而另外一輛小車正常行駛，通過了暫停小車的位置之后，讓處于停止運行狀態(tài)下的小車正常運行，但是可以了解到，這一控制思路顯然不足以支持整個控制體系的科學(xué)建設(shè)，另外也很可能在設(shè)計過程中存在一些遺漏。比如一輛小車突然處于停止?fàn)顟B(tài)，而其后續(xù)的小車未能處于停止?fàn)顟B(tài)導(dǎo)致雙方追尾，那么一個最簡單的方法是將整條路線上的小車都處于停止?fàn)顟B(tài)，但是這很可能會導(dǎo)致整個區(qū)域之內(nèi)更大范圍內(nèi)的交通擁堵，因此可以說，必須要對停止方案的具體調(diào)整方式以及工作節(jié)點規(guī)劃方案作出分析，而對工作方案做出合理的控制。

3 AGV自行小車的開發(fā)方法與制造

3.1 控制系統(tǒng)構(gòu)造

控制系統(tǒng)的過程中，本文的研究重點是如何依托于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)對整個大范圍內(nèi)AGV自行小車控制方案的建設(shè)，可采用的方法是，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)針對所有小車運行原理和方法位置的設(shè)定，當(dāng)然所有小車本身在功能方面和性能方面也可能存在差別。比如一些小車屬于直接承托的方式運輸，另外一些小車屬于牽拉的方式運輸貨物，小車在空間長度上自然就發(fā)生了變化，因此在控制系統(tǒng)的構(gòu)造中，首先要記錄針對每臺小車本身的參數(shù)，要根據(jù)小車當(dāng)前的位置做出定位，定位過程中可采用RFID 芯片技術(shù)機制，及時跟蹤每臺小車當(dāng)前所處于的運行位置，之后根據(jù)行駛位置以及信息發(fā)生碰撞的概率，為后續(xù)的運行方案作出調(diào)整，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)整體建設(shè)的交通規(guī)劃方案進行確定，比如對于十字路口可采用競爭機制。

本文設(shè)定所有小車實際上是按照“轉(zhuǎn)彎讓直行、水平讓垂直”的思維建立，所謂的水平讓垂直，是指在空間搭配上，如圖中所示的結(jié)構(gòu)內(nèi)，水平方向的小車和垂直方向運行上的小車如果存在沖突風(fēng)險時，那么水平方向上的小車處于停止或者降速運行狀態(tài)，垂直方向上的小車通過該地點之后恢復(fù)原有速度，同時考慮到如果單純讓某一輛小車處于停止?fàn)顟B(tài)，而另一輛小車處于原有的運行速度符狀態(tài)，由于之前小車之間通常速度較大，很可能會出現(xiàn)沖撞的風(fēng)險，因此采取的方法是，針對整條路線上的小車都采用降速運行機制，那么當(dāng)此時就存在一個問題，由于所有的小車都不處于完全停止?fàn)顟B(tài)，如何控制加速度以及制動過程的運行長度、如何劃分自行小車之間的位置點以及減速線長度就成為了研究的重點，此時需要調(diào)控制路線的作用機制做出合理的劃分[3]。

3.2 控制路線規(guī)劃

針對控制路線的規(guī)劃，主要是分析所以小車本身的運行路線之間，是否會存在空間上的嚴(yán)重沖突問題，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在這類問題時，則可以對小車的定位精度及運行原則進行進一步的調(diào)整。在上文的分析中可以發(fā)現(xiàn)，小車的運行路線之間實際上很可以應(yīng)用于針對路線方面和小車運行方案之間的協(xié)調(diào)，因此本文認(rèn)為，具體的系統(tǒng)過程，要能夠直接建立路線上的科學(xué)規(guī)劃機制。比如對于某個小車行進路線中的十字路口，自行小車的運動速度需要按照具體的控制原則，按照現(xiàn)有的運行狀態(tài)，分析其在后續(xù)運行過程中可能發(fā)生的沖撞，此時采取的方法是，在水平方向上運行的小車處于逐漸性的減速狀態(tài)，此時如何減速以及減速過程的操作原則以及減速的時機，就需要根據(jù)小車之間的空間距離進行劃定，可以根據(jù)運動學(xué)的相公式進行確定。而在整個系統(tǒng)的其他信息規(guī)劃中，針對各類可以發(fā)生的碰撞機制中，相關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)造過程中，主要是通過系統(tǒng)的進一步分析，研究按照現(xiàn)有的減速機制，能否確保這類小車之間不會發(fā)生沖突，那么就需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上調(diào)整整條路線上的小車，分析是否需要以更大的加速度數(shù)值減慢速度。

3.3 運行方案確定

運行方案的確定中，需要根據(jù)當(dāng)前整個系統(tǒng)中的各類信息反饋回的所有數(shù)據(jù)以及取得到的監(jiān)控機制，全面分析在這一信息的處理工作時間段內(nèi)，針對所有自行小車運行狀態(tài)的信息收集、監(jiān)管和后續(xù)工作方案的控制，此外在取得了各類專項的控制結(jié)果信息之后，也都要必須可以根據(jù)當(dāng)前所能夠取得的所有信息調(diào)整工作方案，實現(xiàn)對于每個小車在工作過程中相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)簽的全面跟蹤和實用，并且在得到了這類處理信息和處理工作結(jié)果之后，才可以實現(xiàn)對于該系統(tǒng)的長時間跟蹤，以確定每臺小車當(dāng)前的運行狀態(tài)參數(shù)，從而在得到了所有的分析結(jié)果之后，才可以確保該系統(tǒng)的調(diào)整工作方案中并不存在問題[4]。

3.4 信息節(jié)點設(shè)定

在小車控制信息節(jié)點的設(shè)定中，主要是分析各個小車在當(dāng)前的運行狀態(tài)下，是否會在今后一段時間點上到達沖突節(jié)點，如果發(fā)現(xiàn)存在該風(fēng)險時，則需要對這類沖突節(jié)點的運行狀態(tài)進行考量，并且要控制相對應(yīng)控制狀態(tài)和控制體系下的小車的本身運行機制和運行思路，因此可以說，在每個信息節(jié)點中，通常情況下是在路線上會發(fā)生碰撞問題的沖突點，并且要直接根據(jù)該沖突點中的各類信息，實現(xiàn)對于所有信息的調(diào)整與監(jiān)管，并且要能夠自主實現(xiàn)針對所有小車的控制，實現(xiàn)針對所有信息的分析和調(diào)整工作手段精準(zhǔn)使用。

4 結(jié)論

綜上所述，AGV自行小車的控制過程中，主要的重點和難點包括誤差的調(diào)整、信息的設(shè)定、空間沖突的處理等，在具體設(shè)計過程，主要是通過對于控制技術(shù)的應(yīng)用，尤其是依托于物聯(lián)網(wǎng)時代下的控制技術(shù)，實現(xiàn)對小車運行狀態(tài)的監(jiān)管，同時劃分運行機制，以消除小車在運行過程中可能存在的空間上沖突。