AGV自行小車自主開發研究

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，在我國當前的郵政行業、物流行業內已經起到了關鍵性的作用，在裝備制造業的應用也越來越廣泛，可大量減少人力資源投入，越來越多的制造型企業開始自主研究AGV 小車開發應用。但是由于在整個區域內AGV自行小車的數量較多，那么如果未能對其進行科學的調撥對預設路線合理調整，那么很可能出現空間上的碰撞問題，此時很容易導致小車系統的運行性能嚴重下降。

1 AGV自行小車的開發要點與難點

1.1 開發要點

1.1.1 精準度要點

精準度要點中，要能夠保障在小車的長時間運行過程，不會由于出現過大的控制和運行方面的誤差，導致小車脫離原有的行進路線，此外無論是受到激光引導還是受到電磁引導，運動過程所產生的誤差是不可避免，并且必然會產生累積效應，因此可以說，小車本身必須要能夠形成針對誤差的自我調整機制，也就是說，AGV自行小車所建立的自動控制系統，如果只是使用傳統控制論下的相關控制系統，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，也就是不能形成數據的復位機制，這和小車在精準度要點上的要求方面存在一定的不對接現象。

1.1.2 路徑化要點

AGV自行小車的運行過程，要根據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，如何調整沖突，讓小車避免碰撞以及規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性，要嚴格防止由于誤差無法消除以及路線的本身規劃問題出現小車碰撞問題，另一方面是要采用科學的方法防范掛載物品的沖突。

1.2 開發難點

1.2.1 復雜路線沖突

AGV自行小車的運行區域之內，通常小車的數量極多，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，那么路線控制的復雜度會呈指數倍數增加，而在如此復雜環境下，小車之間就很可能出現彼此上的沖突問題。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，很可能會導致小車和小車所攜帶的物品之間出現碰撞，此時也不利于整條路線的處理。

1.2.2 運行狀態控制

AGV自行小車的主要問題是，要能夠攜帶相關的物品，并將這類物品運輸到所設定的位置，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物品運行狀態的合理調整，此時如果小車的運行狀態難以控制，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面干擾，那么就必須具備針對所有物品以及自身運行狀態的有效調整工作機制，同時針對所有的運行參數本身也必須要經過合適的控制，因此可以認為，復雜路線的沖突消除過程，也必須要依照運行狀態的控制工作構造[1]。

2 AGV自行小車的開發方案與思路

2.1 外部結構設計

AGV自行小車的開發方案建設過程中，針對外部結構主要是根據該小車本身的性能特點以及功能特點對其裝配，當然外部從整體上來看，結構越簡單越好，因為當此時可以避免由于復雜空間參數對小車本身的位置定位系統造成誤判。此外對于小車的運行狀態來說，基本上也必須要可以全面按照目前的系統運行方法和運行狀態，實現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，要為后續的運行方案調整過程幫助，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 信號接入設計

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

2.3 傳動系統設計

在傳動系統的設計過程，主要是依托于小車系統本身所必須實現的處理情況以及必須要具備的荷載情況，實現對傳動機構的合理性設計，要求在傳動機構的設計中，一方面要根據該系統的操作原則，以及內部所有器件之間的運行方案，實現所有設施的調整與整合，另一方面要根據內部所有參數的具體控制方法，實現所有信息的綜合性協調，因此要求在獲得了所有的傳動系統設計方法和設計方案之后，要根據該系統當前所具備的處理工作標準和處理工作依據，綜合實現針對各類傳動系統中相關硬件的加入，同時針對系統的本身運行狀態，也要受到軟件系統的控制[2]。

2.4 控制方案設計

在控制系統的設計過程，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生沖突的區域，那么對整個系統的設計中，沖突路線自然不可避免，那么就需要具備整個區域內所有小車運行方案的全面跟蹤，同時要了解當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建設，另外也很可能在設計過程中存在一些遺漏。比如一輛小車突然處于停止狀態，而其后續的小車未能處于停止狀態導致雙方追尾，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狀態，但是這很可能會導致整個區域之內更大范圍內的交通擁堵，因此可以說，必須要對停止方案的具體調整方式以及工作節點規劃方案作出分析，而對工作方案做出合理的控制。

3 AGV自行小車的開發方法與制造

3.1 控制系統構造

控制系統的過程中，本文的研究重點是如何依托于物聯網系統實現對整個大范圍內AGV自行小車控制方案的建設，可采用的方法是，使用大數據技術實現針對所有小車運行原理和方法位置的設定，當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生了變化，因此在控制系統的構造中，首先要記錄針對每臺小車本身的參數，要根據小車當前的位置做出定位，定位過程中可采用RFID 芯片技術機制，及時跟蹤每臺小車當前所處于的運行位置，之后根據行駛位置以及信息發生碰撞的概率，為后續的運行方案作出調整，并在此基礎上根據整體建設的交通規劃方案進行確定，比如對于十字路口可采用競爭機制。

本文設定所有小車實際上是按照“轉彎讓直行、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，如圖中所示的結構內，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險時，那么水平方向上的小車處于停止或者降速運行狀態，垂直方向上的小車通過該地點之后恢復原有速度，同時考慮到如果單純讓某一輛小車處于停止狀態，而另一輛小車處于原有的運行速度符狀態，由于之前小車之間通常速度較大，很可能會出現沖撞的風險，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，那么當此時就存在一個問題，由于所有的小車都不處于完全停止狀態，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，此時需要調控制路線的作用機制做出合理的劃分[3]。

3.2 控制路線規劃

針對控制路線的規劃，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重沖突問題，當發現存在這類問題時，則可以對小車的定位精度及運行原則進行進一步的調整。在上文的分析中可以發現，小車的運行路線之間實際上很可以應用于針對路線方面和小車運行方案之間的協調，因此本文認為，具體的系統過程，要能夠直接建立路線上的科學規劃機制。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，按照現有的運行狀態，分析其在后續運行過程中可能發生的沖撞，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，此時如何減速以及減速過程的操作原則以及減速的時機，就需要根據小車之間的空間距離進行劃定，可以根據運動學的相公式進行確定。而在整個系統的其他信息規劃中，針對各類可以發生的碰撞機制中，相關系統的構造過程中，主要是通過系統的進一步分析，研究按照現有的減速機制，能否確保這類小車之間不會發生沖突，那么就需要在現有的基礎上調整整條路線上的小車，分析是否需要以更大的加速度數值減慢速度。

3.3 運行方案確定

運行方案的確定中，需要根據當前整個系統中的各類信息反饋回的所有數據以及取得到的監控機制，全面分析在這一信息的處理工作時間段內，針對所有自行小車運行狀態的信息收集、監管和后續工作方案的控制，此外在取得了各類專項的控制結果信息之后，也都要必須可以根據當前所能夠取得的所有信息調整工作方案，實現對于每個小車在工作過程中相關數據標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果之后，才可以實現對于該系統的長時間跟蹤，以確定每臺小車當前的運行狀態參數，從而在得到了所有的分析結果之后，才可以確保該系統的調整工作方案中并不存在問題[4]。

3.4 信息節點設定

在小車控制信息節點的設定中，主要是分析各個小車在當前的運行狀態下，是否會在今后一段時間點上到達沖突節點，如果發現存在該風險時，則需要對這類沖突節點的運行狀態進行考量，并且要控制相對應控制狀態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，在每個信息節點中，通常情況下是在路線上會發生碰撞問題的沖突點，并且要直接根據該沖突點中的各類信息，實現對于所有信息的調整與監管，并且要能夠自主實現針對所有小車的控制，實現針對所有信息的分析和調整工作手段精準使用。

4 結論

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整、信息的設定、空間沖突的處理等，在具體設計過程，主要是通過對于控制技術的應用，尤其是依托于物聯網時代下的控制技術，實現對小車運行狀態的監管，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。