視覺導引AGV的路徑跟蹤控制

張松林 李美 顧海洋

摘要

我們所說的AGV，又可以稱之為自動導向車，其主要工作原理是運用CCD采集路面上的有效信息，然后利用先進的計算機技術對相關圖像加以識別，緊接著可以以某路段的路徑標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運行。此種運行方式相較于傳統的電磁導引模式，對于路徑在引導方面的優勢更加明顯，即：簡單、高效、靈活、性價比高，容易進行檢修和維護。特別是近些年來，伴隨著數字化技術的不斷應用，對于AGV的視覺導引的研究已經成為重要的課題。

【關鍵詞】AGV 視覺導引 路徑識別 路徑跟蹤

在AGV以往的控制流程中，主要運用PID控制控制原理，此種控制方法的局限性在于其運算的精準程度完全依靠相關參數的精準性進行決定，但是普通類型的PID控制器的參數是不容易予以確認的，因此，現階段很多專家開展投入新的研究模式，希望用更為簡單有效的方法實現對PID的控制。

1 AGV視覺導引路徑控制系統總體框架

就整個系統的發展情況而言，運用以太網為基礎展開的局域網已經逐漸成為所有設備進行信息傳輸的有效媒介，特別是運用了C/S結構之后，也就是Client/Server（客戶機/服務器）結構，這是一項被廣大人民所熟知并且經利用的軟件系統結構，不斷整合優化分配各項任務，有效減小整個系統運行成本。就現階段的發展而言，大多數利用的主控臺是Server，與之相聯系的客戶端、AGV小車和工作臺則分別為Client，主控臺和各個客戶端之間的相關性完成信息之間的相互傳遞工作。在整個文章中主要圍繞智能手機帶有的Android系統和掌上APP功能，根據不同地段小車停靠的實際需要對相關客戶臺依次完成編號，并以周圍特定物體為參照為u，精確計可行路段的最佳道路選擇，并把有效信息反饋給主控臺，如此主控臺可以對小車的運行做好合理安排。

2 AGV路徑控制模塊

2.1 AGV小車無線通信設計

在進行優化設計的過程中，想要充分發揮出AGV小車的無線通信功能，就要不間斷的像主控臺反饋本身所在位置的有效信息和一些帶有誤導性的信息，與此同時，還要不間斷的接收主控臺服務器帶來的指示信息。這樣，小車就可以通過這些信息不斷優化運行路徑。其中，想要完成小車的無線通信環節，需要控制好中心部位的迷你PC，可以利用無線網卡，把有效信息傳送到主服務器上。通常都會安裝Linux系統，這樣方便在小車啟動的過程中準確發送自己的編號和主要位置，與此同時，還方便介紹主控臺傳輸過來的路徑指示。如果運行階段因為特殊情況的出現需要更換路徑，那么小車在接收到主控臺更改指示之后，按規定要求運行。另外，PC所具備的另一個功能是利用高清攝像頭獲取相關位置信息，實現對小車的實時定位。

2.2 主控臺服務器部分

2.2.1 與AGV小車的通信

通常會運用有序排列的形式對AGV小車進行編號，還要做好實時監聽工作，保證有新的小車加入時可以及時發現，在服務器上顯示有新的小車加入，系統會自動對其進行編號。并且會對每一個新啟動的小車進行路徑的初始規劃，接收小車反饋回來的信息，包括為小車重新規劃路徑等。

2.2.2 與工作臺的通信

對于工作臺的把握要點是，需要進行實時更新和維護，在小車實際運行的時候，每一個工作天都需要一個對應編號，如此方便主服務器做好確認工作。不同的工作臺都需要一個與之相對應的坐標，換言之，就是工作臺實際運行階段所處在的準確位置。當主控臺接收到監聽信息的時候，不同編號的工作臺會準確判定小車的實際位置，并規劃出合適的路徑。

2.2.3 與Android客戶端的通信

當系統接收到Android客戶端的連接請求的時候，就要建立相關的管理體系。當產生有效連接之后，可以完全用手監測到小車全部的信息，并隨著時間的推移完成自動更新環節。這個時候如果主控臺的服務器接收到客戶端關于小車路徑相關的信息，首先要做的就是對小車當前位置進行確定，并將信息更新到客戶端有效位置。

3 路徑跟蹤

有關AGV系統對路徑標線位置的跟蹤控制一般會選擇運用PID控制器、最優控制器、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的非線性時變系統，幾乎無法做到進行準確無誤的數學建模，所以，進行操作的時候運用模糊控制器是最佳選擇。主要以駕駛員的實踐為主要依據，憑借多年經驗多車體和路徑之間的相對位置進行準確的判斷，發現過程中出現偏差，應該立刻調整車體回到正確軌道上。駕駛員在進行相關調整階段，需要注意的是，必須提前在前方路徑上選好一個標注點，并不斷把小車的運行方向沿著標準點靠攏。對于期望點的選取與當前車體和路徑的相對偏差存在很大關聯性。也就是說，如果車體在運行過程中和路徑之間的距離偏差大于e，也就代表期望點越遠，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。進行PSO優化計算的過程中，在每一個被優化的系統中都可以當成D維搜索空間中的一個粒子。存在于搜索空間的粒子處于飛快運行的狀態，當然對于這個速度的有效把控，還必須根據其自身有效的飛行速度和長時間的飛行經驗予以調整。不同粒子之間也有優劣之分，在優化的過程中要選取目標函數當作適應值。PSO的主要運作優勢表現為：可以優化解決粒子群存在的問題，找到適應值，通過多次反復比較找到最有效的解決措施。粒子可以通過個體最優解和全局最優解實現對系統本身的更新，實現從空間完成搜索最優解的目的。

我們所說的適度值就是在粒子群完成更新進化的過程中不斷得以更新粒子位置的衡量標準，因此，必須做好對目標函數值的選取。因為在整個系統中ITAE準則運用的具體明顯的優勢，因此，選取目標函數的過程中都必須要含有ITAE準則，還要調整好系統超調量。

4 結束語

綜上所述，本文對于AGV系統的運用，有效解決了傳統AGV路徑運行模式和路徑單一，無法靈活調度的問題，對AGV小車實現智能化發展具有劃時代的偉大意義。

參考文獻

[1]易弘.AGV視覺導航研究[J].國外電子測量技術，2010，2（03）：44-46.

[2]焦俊，陳無畏，王繼先等.基于RBF在線辨識的AGV轉向單神經元PID控制[J].儀器儀表學報，2008，29（07）：1431-1435.

[3]樊凱，李暉，李娜.Android操作系統與應用開發[M].西安：西安電子科技大學出版社，2012.