【正文】 具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力 ， 很強的抗干擾能力和目標(biāo)識別能力 。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 分類號 密 級 UDC 學(xué)校代碼 10500 碩士學(xué)位論文 （全日制專業(yè)學(xué)位） 題 目： 自動導(dǎo)引車 (AGV)循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化及設(shè)計 英文題目： Optimization and Design on Automated Guided Vehicle Circulatory System 學(xué)位申請人姓名： 申請學(xué)位學(xué)科專業(yè)： 計算機技術(shù) 指 導(dǎo)教師姓名 ： 二 ○一 五 年 十 月 分類號 密 級 UDC 學(xué)校代碼 10500 碩士學(xué)位論文 題 目 自動導(dǎo)引車 (AGV)循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化及設(shè)計 英文題目 Optimization and Design on Automated Guided Vehicle Circulatory System 研究生姓名（簽名） 指導(dǎo)教師姓名（簽名） 職 稱 申請學(xué)位學(xué)科名稱 學(xué)科代碼 論文答辯日期 學(xué)位授予日期 學(xué)院負(fù)責(zé)人（簽名） 評閱人姓名 評閱人姓名 二 ○一 年 月 日 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)湖北工業(yè)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文?，F(xiàn)在汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大，運送物料也越來越多，引進(jìn) AGV 小車的數(shù)量越來越多，使用過程中循環(huán)系統(tǒng)也會出現(xiàn)很多問題。那么循環(huán)系統(tǒng)如何進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計也提上了日程 。改進(jìn)的后掃碼技術(shù)比原來的條形碼掃碼技術(shù)在工作效率，掃碼出錯率上面明顯的改善。 (3)計算機方面設(shè)計 AGV 中央管 理系統(tǒng)，編寫系統(tǒng)所用的語言是基于開放性源編程語言 TCL，建立運算和邏輯來自定義顯示畫面和 SCADA (數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng) )系統(tǒng)， 從根本上解決了 AGV 小車的管理 難的 問題 ，為 AGV 車輛 的 監(jiān)控 提供了 安全、穩(wěn)定、高效 的保障。 它有以下幾點主要特征 ： 具備小車程序 、開啟選擇設(shè)備、安全保障和 多種 荷載方式，并且 能夠 在工控系統(tǒng)的管理下，按照既定 的 指示 進(jìn)行工作 ，自動按照 規(guī)定好 的路線行駛，到達(dá) 目的地之后 ，開始 進(jìn)行各種 的搬運工作 。 近些年來 ， 各大企業(yè) 都在 研發(fā) 創(chuàng)新 各種全 新的 AGV 小車 ， AGV 的科學(xué)技術(shù)逐漸 得到 完善 和 進(jìn)步 ，進(jìn)而使得 高效、安全、自動 的 生產(chǎn) 流水線，自動化 水平很高的 物流 分配 體系 發(fā)展成為現(xiàn)實，從而 大大提升 了工廠自動化的水平以及 制造加工 的 綜合 效率。在種類很多 的產(chǎn)品 綜合制造 流水 線工作、提高生產(chǎn)總量、組合 生產(chǎn) 流水線等角度 ， AGV 的崛起 和進(jìn)步 很大，和其有關(guān) 的 各類應(yīng)用也得到了 社會的認(rèn)可和應(yīng)用 ，這不單單是高效化工業(yè) 式發(fā)展 運營 的 實際 要求 ， 更主要是由于 AGV 自身所特有的屬性所決定的 [2]。在西方 很多 國家 中，直接人工的 費用 占制造總費用的比重 還不到 9％，同時上述 比重 還在進(jìn)一步 降低 ，然而 ，商品的存儲、運載所消耗費用的比重卻占據(jù)了制造 總費用比重 四成以上。 AGV小車不單單 能夠 對 外界 條件 的適應(yīng)性強、安全性好， 同時 還 能夠 完成制造 與 運輸 作用 的現(xiàn)代化與 智能 化，在世界領(lǐng)先 的制造 加工企業(yè) 中 都得到 了 廣泛 的應(yīng)用 [3]。 逐漸 完成 智能化、 系統(tǒng)化 與 現(xiàn)代化 。 循環(huán)系統(tǒng)中通信系統(tǒng)的優(yōu)化，主要研究無線通訊設(shè)備如何放置才能使信號強度最優(yōu)，最穩(wěn)定，通過實驗得出最佳位置。 循環(huán)系統(tǒng)中的管理系統(tǒng)設(shè)計，解決了多量 AGV 小車難以管理，導(dǎo)致循環(huán)系統(tǒng)工作效率較低的問題， 提升物流工作 的 現(xiàn)代化，系統(tǒng)化水平，為今早的 完成 徹底的 現(xiàn)代化，系統(tǒng)化，奠 定良好 的基礎(chǔ) 準(zhǔn)備 。 二十世紀(jì)七十年代后期，具有運載物料功能的 AGV 在當(dāng)時發(fā)達(dá)的歐洲投入生產(chǎn)并被成功引入美國。 二十一世紀(jì)以來 ，多種 全新模式 的 AGV 被 廣泛應(yīng)用于各種行業(yè) 中 。 上述類別 的 AGV 作用較為 繁多 ，技術(shù) 方面 也較為 成熟領(lǐng)先 ， 與此同時 ， 為了 進(jìn)一步 完成 整體 化 的 設(shè)計 需求 ， 減少 制造 投入 費用 。 西方發(fā)達(dá) 國家 的 AGV 設(shè)計中 ，放棄 了 對 產(chǎn)品 包裝 方面 的 苛刻要 求， 運用 大 組件 安裝 的 形式 展開 規(guī)?；a(chǎn)加工 。 盡管 這樣做 ，由于技術(shù)和功能 的受限，這類 AGV 的 售價依然沒有明顯下降 。 第二類 是 實用 型 的 AGV 方式 —— 通常 也被稱之為 AGC，更為親切 合理 ，基本上 都是日本 生產(chǎn)加工的 ， 上述 方式 是以 實用 、 方便、快捷 為 設(shè)計 目的 ， 盡可能 的讓 使用者 在最短 時間 之 內(nèi)收回 前期 投資 費用 ， 上述 AGV方式被廣泛使用在 日本 與臺灣 區(qū)域 的 生產(chǎn) 車間中 ，從 運用 總量方面分析 ，日本 公司 制造 的 AGV產(chǎn)品 基本上湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 8 都是 這 一類 。因為日本的生產(chǎn) 加工 行業(yè) 比較 先進(jìn) ， AGC 加工 行業(yè) 可以 為其 裝配 上 非常 方便 的 系統(tǒng) 模塊， 令 AGC的 費用 最大程度的 減少，這也促進(jìn) 了 AGC 技術(shù) 的快速 發(fā)展和 進(jìn)步 [7]。 1976 年， 三輪式AGV 在 我國 運輸 設(shè)備 研究 所 研發(fā) 成功， 之后 ， 使用 在 系統(tǒng) 化 儲存室 里 的 AGV 是 由首都機械 制造 研究 院研發(fā)成功 ， 1992 年 ， 生產(chǎn) 流水 線 首次 運用 國產(chǎn) AGV。 國內(nèi) 生產(chǎn) 加工的 AGV 通常 劃分 為 如下 兩 類 ： 裝配型和搬運型 。為了更好的 達(dá)到國際水平 追趕歐美 國家 ，合肥井松自動化 公司 已經(jīng) 成功 自主 的 研發(fā)了第一代激光導(dǎo)航叉取式 AGV，同時 后叉式 AGV 也在 加緊研發(fā) [8]。另外還有一些關(guān)鍵技術(shù)例如：移栽技術(shù)，電池技術(shù)，智能化，以及避障技術(shù) [9]。 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 9 表 牽引 技術(shù) 主要 內(nèi)容 類別 根據(jù)牽引 數(shù)據(jù) 的來源 根據(jù) 牽引線路的 方式 牽引 方式 外導(dǎo)式 內(nèi)導(dǎo)式 有線式 無線式 電磁導(dǎo)引 坐標(biāo)導(dǎo)引 電磁線路 超聲波導(dǎo)引 牽引 方法 激光 /紅外線導(dǎo)引 自主導(dǎo)航 色帶線路 坐標(biāo)識別 光學(xué)導(dǎo)引 網(wǎng)格線路 慣性導(dǎo)引 根據(jù) AGV 小車牽引 信號 的來源方式 劃分 ，牽引方式可以 劃分 為外導(dǎo)式與 內(nèi)導(dǎo)式 兩類。后者指的是在自動牽引車上安裝好預(yù)定路線坐標(biāo)，在自動牽引車工作 的時候 ， 及時 檢測 AGV 小車的 具體 位置并和初始設(shè)定數(shù)值對比，進(jìn)而改變 調(diào)整 AGV 小車的工作方式，也就是 運用 坐標(biāo)定位的手段，所以后種導(dǎo)引模式 也 經(jīng)常被稱之為參考定位法。如 上 表 所示。缺點 在于路面 檢測 、 配置 等處理工作眾多 ， 牽引作業(yè) 的 準(zhǔn)確性 與 精度 不高 ， 此外 ，不能在條件 差的路面 中 工作 。其 優(yōu)勢在于牽引 模式較為隱蔽，不 容易 被 破壞 ， 牽引 工作 原理 對比 來說，較為簡單 安全 ，控制 管理 與 數(shù)據(jù) 通信及時有湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 10 效 ，對聲光 等 外界的 干擾可以不計 ， 投資 費用 少 。 （ 3） 磁帶 導(dǎo)引 (Magic Tape Guidance) 與 電磁導(dǎo)引 十分 類似 ， 在路面 貼磁帶 取代將 金屬線 安裝 在 行進(jìn) 路線 的 下方 ，使用 磁感應(yīng) 原理 實現(xiàn) 導(dǎo)引 工作 ， 它具有 良好 的 靈活性 和 穩(wěn)定性， 調(diào)整 已經(jīng) 延展路線十分簡單 ，磁帶 安裝 迅速 而且效果好 ， 但是 本方法 對 路線四周 的金屬 物 的干擾較為 敏感 ， 同時 對磁帶的 物理破壞十分 敏感， 所以 這項 牽引 模式 最大的問題 就是受外界 環(huán)境 影響 比較大 [12]。 （ 5） 激光 導(dǎo)引 (Laser Guidance) 激光導(dǎo)引 ， 指的是 將 激光 控制 板 安置 到 AGV 工作 路線 的 周圍 ， AGV 小車 使用發(fā)射 出 激光束， 同時 接收 控制 板反射 的激光束， 從而 準(zhǔn)確定位 AGV 小車 的 行駛 位置， 之后 使用 一系列 的 數(shù)據(jù) 計算 來 實現(xiàn) 對 AGV 小車 的牽引 。 它是目前 外國大部分 AGV 生產(chǎn)廠家優(yōu)先 選擇 的先進(jìn)導(dǎo)引方式，但 是由于 核心技術(shù) 掌握在個別少數(shù)公司的手里 ，我 國還沒有 這方面 完整的民用技術(shù) [14]。 這項 技術(shù) 手段最早被 應(yīng)用在軍方，其 基本 特征 就 是 技術(shù) 手段較為成熟 ， 導(dǎo)航 精度 很好 ， 適應(yīng)性 很 強， 重組 與 容和 都十分簡單， 在 多個領(lǐng)域都被 廣泛 應(yīng)用 ， 歐美 很多 的 AGV 制造 廠商 都 開始 使用該項牽引 模式 。 （ 7） 圖像識別導(dǎo)引 (Image Recognition Guide) 對 AGV 小車工作 的 實際 條件 進(jìn)行實時記錄 和辨別， 完成 AGV小車的 自動 運行工作 ， 這項 牽引方式 具有 一定的 發(fā)展實力 ， 截至目前 ，本 項 工作 方式已經(jīng)被 幾個歐美 發(fā)達(dá) 國家 采取 了 軍方 壟斷 ， 將本項 技術(shù) 手段使用在 民用 設(shè)備中 還 依然 停留在湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 11 研究 階段 ， 至今 ，使用 該項 導(dǎo)航 手段 的 民用 性 AGV 還 沒有推出 [16]。 對全球 多個 AGV 企業(yè)的主要 AGV 產(chǎn)品所使用的牽引 方式 的調(diào)研 數(shù)據(jù) 結(jié)果 可知，電磁感應(yīng)牽引、慣性牽引、光學(xué)檢測牽引、地點預(yù)定 牽引 、檢測牽引依次所占據(jù) 的比重 是 %、 %、 %、 %與 %。但是 設(shè)備視覺牽引 方式 的 使用 不是 很多 ， 這 表明 該項牽引技術(shù)有待 進(jìn)一步的 研究 。 牽引方式 是 AGV 的“眼睛”，因此 ， 根據(jù) 上文中的論證 ， 筆者 總結(jié) 出 多種 常見的引導(dǎo)模式的特點 ，如 下 表 所示。在未來， GPS 導(dǎo)引，視覺導(dǎo)引，激光導(dǎo)引和復(fù)合導(dǎo)引技術(shù)將是 AGV 導(dǎo)引下一步科研的重點和應(yīng)用的寵兒。 本文根據(jù)成本，性價比，技術(shù)成熟度等方面的考慮，決定選用電磁導(dǎo)引方式。 定位是即通過定位傳感器來感知信息，再結(jié)合有效的算法，估算出裝置在現(xiàn)場布局中的位姿。 根據(jù) 感應(yīng)設(shè)備 可以接收 到的 數(shù)據(jù) 類別， 主要有地標(biāo) 定位、 經(jīng)緯定位 以及全球 定位等。 AGV 的導(dǎo)引 AGV 的導(dǎo)引工作 是 按照 AGV 定位所獲得 的 具體位置數(shù)據(jù)，根據(jù) GV 的方式所供應(yīng)的理論 值 推算 出 AGV 的具體 值，也就是 推算出 AGV 必須的 轉(zhuǎn)速 與轉(zhuǎn)動角，這也是 AGV 操控手段 的 核心 [19]。 這對與電磁以及 磁帶等 有線式導(dǎo)引來說 ，沒有 很多 的 沖突問題，但是 對于 激光以及 慣性等 無線式引導(dǎo) 來說， 卻是困難 重重的 。 AGV 的牽引操控模式就是處理段表指示 之 后 AGV的參照 點 ， 怎樣 沿著固定 路線 運行，通常要求完成直線式 或者 曲線 式的牽引 操控 。這里簡單討論 SD（ Steer Driving）型 AGV 的導(dǎo)引算法 :操控 目的 就是 AGV 的參照點，主要 在于令 AGV 可以順利地按照 規(guī)定好 的 路線運行 。在實際的設(shè)計思路 里 ，使用 一類 “定位牽引模式 ”，也就是 在 AGV 的行動 路線 上 的 參照點，一直監(jiān)控路線上的模擬 控制 點，上述的 模擬控制 點