Explicació detallada del posicionament automàtic del vehicle guiat i disseny de guia basat en la tecnologia RFID

0 Pròleg

Per a la manipulació d'objectes AGV (vehicle guiat automàtic), la guia i el posicionament són les parts clau de la recerca. Els mètodes de guia utilitzats habitualment inclouen la guia magnètica [1], la guia visual [2], la guia làser [3], etc. Els mètodes de posicionament inclouen el posicionament de codi QR [4], el posicionament d'identificació per radiofreqüència RFID [5], el posicionament per ultrasons, etc. ells, les tires magnètiques de guia magnètica són fàcils de col·locar, fàcils de canviar de camí, la identificació de radiofreqüència no és fàcil de contaminar i no té interferències amb el so i la llum. Per tant, els AGV de guia magnètica que integren la tecnologia RFID s'utilitzen àmpliament en la producció i el transport automatitzats.

Molts estudiosos han dut a terme investigacions sobre la tecnologia RFID en guia magnètica. Gu Jiawei et al. [6] va implementar la navegació AGV escrivint números d'etiquetes i paràmetres de control de moviment en etiquetes electròniques. Li Ji [7] va utilitzar el posicionament assistit per RFID i va utilitzar tires magnètiques horitzontals per completar el gir del vehicle, l'aparcament i altres accions. Luo Yujia [8] va arreglar el mode d'acció de gir de l'AGV i va utilitzar la informació de l'etiqueta per aconseguir girs de 90° i 180°.

La majoria de la literatura esmentada anteriorment escriu instruccions d'acció en etiquetes electròniques. A causa de la informació d'instrucció única desada, la taxa d'utilització de l'etiqueta és baixa. Quan el camí real és complex, s'han d'organitzar més etiquetes, cosa que no afavoreix la planificació i l'orientació del camí. A partir d'investigacions anteriors, aquest article pretén resoldre el problema d'orientació d'AGV sota camins complexos i proposa un algorisme de comandament d'acció del vehicle. Les ordres d'acció es generen segons la tasca de programació i es guarden al sistema de control del vehicle. Les etiquetes només s'utilitzen com a identificació d'ubicació per millorar la flexibilitat de conducció del vehicle.

1. Modelatge de mapes de conducció

1.1 Composició del mapa

El mapa consta de bandes magnètiques d'orientació i estacions de treball, tal com es mostra a la figura 1. Les dues estan representades per línies i rectangles respectivament. g representa l'estació de treball, la quantitat és h i es numera segons la fórmula (1) (el nombre del costat dret del petit rectangle de la figura), aleshores el conjunt de l'estació de treball es pot expressar com G = {g1 , g2, g3,..., gh}. l representa una recta i el nombre és n. S'estipula que els números de línia horitzontal i vertical s'han de representar per nombres parells i nombres senars respectivament i numerats segons la fórmula (2) (els números dels cercles de la figura). El conjunt de línies és L={l1, l2,..., ln}.

A partir de l'escenari d'aplicació d'aquest article, s'estipula que l'AGV conduirà cap enrere, excepte quan la bifurcació es mogui cap endavant en entrar al lloc de treball, i reduirà la velocitat en les interseccions de línies i en entrar al lloc de treball.

1.2 Disseny de l'etiqueta electrònica

1.2.1 Col·locació d'etiquetes relacionades amb les estacions de treball

A la figura 2, pi1, pi2,..., pi7 representen la posició de l'etiqueta electrònica. La figura 2 (a) mostra que l'AGV va recte i entra a l'estació de treball gi des de l'esquerra. S'estipula desaccelerar a pi3, pi5, pi4 i pi7 respectivament, canviar de marxa enrere a endavant, endavant, girar a la dreta i aturar-se. La figura 2 (b) mostra l'AGV retirant-se i girant a l'esquerra per sortir de l'estació de treball. Es retira recte, es retira i gira a l'esquerra, i accelera a pi7, pi6 i pi1 respectivament. L'entrada i sortida de l'AGV des del costat dret de l'estació de treball és similar a la seva entrada i sortida des del costat esquerre. Definiu pik com l'etiqueta k-èsima (k∈{1, 2,...,7}) relacionada amb l'estació de treball gi, que s'organitza com es mostra a la figura 2. La seva composició es representa per la matriu S1 com:

1.2.2 Disseny de l'etiqueta de línia

Col·loqueu dues etiquetes electròniques als dos extrems de cada línia. Sja representa l'etiqueta a-è a la línia lj, a={1, 2, 3, 4}. S'estipula que Sj1, Sj2, Sj3 i Sj4 estan disposats seqüencialment a lj al llarg de la direcció positiva de l'eix de coordenades, i el segment de línia entre Sj1 i Sj4 és el rang de la línia lj. El vehicle executa instruccions de gir a Sj1 i Sj4 per entrar a altres línies, i executa instruccions d'acceleració o desacceleració a Sj2 i Sj3 per accelerar en entrar en lj i desaccelerar en sortir de lj. Les etiquetes de totes les línies estan representades per la matriu S2 que es mostra a l'equació (4). La disposició de totes les etiquetes del mapa final es mostra a la figura 3.

2. Algorisme d'instruccions d'acció

Primer codifiqueu les etiquetes, després determineu l'ordre de transmissió de cada etiqueta segons el camí de la programació i, finalment, genereu instruccions d'acció basades en l'ordenació de les etiquetes.

2.1 Codificació electrònica de l'etiqueta

La codificacióEl format de l'etiqueta electrònica es mostra a la figura 4, on x i y representen les coordenades de l'etiqueta al mapa, 'pro' representa l'atribut, és a dir, el tipus d'instruccions d'acció que pot realitzar el vehicle a l'etiqueta, 'línia' representa la línia i 'seu' Indica el número de l'estació de treball corresponent. Segons el mode de conducció d'AGV a la línia, el "pro" part de Sj1 i Sj4 és '01', que vol dir girar, i el 'pro' bit de Sj2 i Sj3 és '02', que significa acceleració i desacceleració. El bit "línia" de Sja és el número de línia j, i el bit "assegut" es representa amb zero. El 'pro' bit de l'etiqueta pik es representa a la taula 1 segons la manera com l'AGV entra i surt de l'estació. La 'línia' bit és el número de línia on es troba pi1, i el 'sit' bit és el número d'estació que hi he relacionat.

2.2 Establiment i selecció del camí

Entre ells, w representa el camí, i el nombre és m (m≥m0). Aleshores, la matriu composta per tots els camins es pot expressar com W = [w1, w2,..., wm]T. ltx representa la x-esima línia del camí wt, on wt={lt1, lt2,..., ltx,...}, t∈{1, 2,..., m}, ltx∈L, assumint la línia inclosa en el t- camí El nombre més gran és n1, aleshores W és una matriu d'ordre m×n1. Si el nombre de línies és inferior a n1, la part insuficient es representa amb 0 i la matriu de camins es representa amb l'equació (6):

2.3 Programació del mètode d'ordenació d'etiquetes de ruta

Per a les etiquetes de dues línies connectades qualsevol, la primera i la segona línies estan representades per lu i lv respectivament. Les etiquetes de lu són Su1, Su2, Su3 i Su4, i les etiquetes de lv són Sv1, Sv2, Sv3 i Sv4. r0 representa la seqüència d'etiquetes de lu a lv. Suposem que les coordenades de Su1 són (x1, y1) i les coordenades de Sv1 són (x2, y2). Comparant les dues coordenades, es pot inferir la relació de posició relativa entre lu i lv:

El primer cas: x1》x2, y1》y2, tal com es mostra a la figura 5(a) i la figura 5(b), r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}.

El segon cas: x1》x2, y1》y2, si lu és un nombre senar, r0={Su1, Su2, Su3, Su4, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}, corresponent a la figura 5(c); en cas contrari r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv1, Sv2, Sv3, Sv4}, corresponent a la figura 5(d). De la mateixa manera, es pot inferir la disposició dels elements r0 en altres casos.

Per al camí wβ, primer seleccioneu les etiquetes de cada línia segons l'equació (4) i, a continuació, organitzeu-les en l'ordre en què els vehicles passen per cada etiqueta del camí. Els passos són els següents:

(1) Considereu lβ1 i lβ2 com a primera i segona línia respectivament, i determineu la seva relació posicional basant-se en la relació de coordenades. Ordena segons les regles d'ordenació d'etiquetes de dues línies i posa els resultats ordenats a la matriu r1;

(2) Tracteu lβ2 i lβ3 com a primera i segona línia respectivament per ordenar i afegiu el resultat de l'ordenació de l'etiqueta lβ3 a la matriu r1;

(3) Organitzeu les etiquetes per a les línies lβ3, lβ4, lβ4, lβ5,..., jsj3-t6-s1.gif d'una manera semblant al pas (2).

Elimineu les etiquetes de r1 que no hagin passat per lj1 i lj2 segons la manera com l'AGV entra i surt de l'estació de treball. En aquest moment, el nombre d'elements de r1 es representa amb b1.

2.4 Instruccions d'actuació

El format de l'ordre d'acció es mostra a la figura 6. Els primers 5 dígits són el codi de l'etiqueta electrònica i els 'ins' bit és l'ordre d'acció executada per l'AGV a l'etiqueta corresponent als 5 primers dígits. El codi es codifica segons la seva funció, tal com es mostra a la Taula 2. Quan l'AGV viatja des de l'estació inicial gs fins a l'estació de destinació ge, viatja en l'ordre de sortida de l'estació, viatjant pel camí i entrant a l'estació. El Lector RFID continua llegint la informació de l'etiqueta de terra i la transmet al sistema de control del vehicle. Executeu instruccions seqüencialment segons les condicions per completar la tasca de programació. La condició és que la informació de l'etiqueta llegida actualment sigui coherent amb el bit de codificació de l'etiqueta de la instrucció que s'ha d'executar.

2.4.1 Ordre d'acció de sortida de l'estació

R1 representa el conjunt d'instruccions d'acció de l'estació de treball. Si l'AGV surt de l'estació per l'esquerra, afegiu '00', '01' i '05' respectivament després de la codificació de l'etiqueta amb 'pro' bits de '09', '08' i '03' a la fila S de S1, en cas contrari Afegiu '00', '02' i '05' respectivament després de codificar les etiquetes que tenen 'pro' els bits són '09', '08' i '07' a la fila S de S1 i utilitzeu-los com a 1r, 2nd i 3r a R1 en seqüència. instruccions d'actuació.

2.4.2 Instruccions d'acció del camí

Determineu les instruccions d'acció segons el 'pro' bit per a les etiquetes b1 a r1 respectivament. R2 representa el conjunt d'instruccions d'acció del camí, i la figura 7 mostra el seu procés de judici.

2.4.3 Ordre d'acció d'entrada a l'estació de treball

R3 representa el conjunt d'instruccions d'acció de l'estació de treball. L'AGV entra al lloc de treball per l'esquerra, i afegeix '06', '07' i '04' respectivament després dels codis de l'etiqueta de '05', '07', '06' i '09' al 'pro' posició de la fila e de S1. , '08'; en cas contrari, afegiu '06', '07', '03', '08' respectivament després de la codificació de l'etiqueta de '05', '03', '04' i '09' a la fila. I seqüencialment com les instruccions 1a, 2a, 3a i 4a a R3.

3. Resultats de la prova i anàlisi

Seleccioneu les estacions 12, 13, 17 i 18 per a la prova. La codificació de l'etiqueta es mostra a la figura 8. Els dos primers dígits són la coordenada x, els 3r al 4t dígits són la coordenada y, els 5è al 6è dígits representen els atributs, els 7è al 8è dígits són els números de línia on es troben , i els dos últims dígits hi estan relacionats. Número d'estació.

El programa de comandament d'acció del vehicle es va escriure en VC++ 6.0 i es va seleccionar un model de cotxe basat en l'arquitectura ARM i integrat amb el mòdul d'identificació de radiofreqüència RC522 com a objecte de prova. La figura 9 mostra el diagrama de funcionament real del vehicle després de posar les línies de guia i col·locar les etiquetes. La prova mostra que el vehicle pot completar la tasca d'enviament tal com s'esperava. La figura 10 mostra el mètode d'orientació per escriure instruccions d'acció a l'etiqueta. L'AGV completa accions com l'acceleració i la desacceleració executant les instruccions de l'etiqueta. Com que la informació de comandament interna de les etiquetes de terra s'ha determinat després de la col·locació, el vehicle només pot completar una determinada acció fixa quan passa cada etiqueta. El mètode d'orientació és relativament senzill i té poca flexibilitat.

Seleccioneu diferents estacions de partida i estacions de destinació per combinar, representant diferents tasques de programació. En C++6.0, els resultats de cada operació es mostren a la figura 11. Els primers 10 dígits de cada instrucció d'acció són els codis electrònics d'etiqueta, i els dos últims El bit indica l'acció realitzada per l'AGV a l'etiqueta.

Les rutes de conducció de les tasques 1 i 2 són 20→22→24, 20→22→21→18 respectivament. L'AGV ha passat l'etiqueta 4610012200. No hi ha cap instrucció corresponent a aquesta etiqueta a la tasca 1. L'AGV no executa cap instruccions aquí. La línia 22 segueix recte i entra a la línia 24; l'ordre corresponent a aquesta etiqueta a la tasca 2 és 461001220002 i els dos últims dígits '02' indiqueu que l'AGV fa una còpia de seguretat i gira aquí mateix, entrant a la línia 21 des de la línia 22. La comparació mostra: AGV només executa la instrucció a l'etiqueta que compleix les condicions d'execució de la instrucció d'acció.

Les rutes de conducció de les tasques 3 i 4 són 24→21→16→14, 24→21→18 respectivament. Tots els AGV passaven per l'etiqueta 4722012100. A la tasca 3, l'ordre corresponent de l'AGV en aquesta etiqueta és 472201210002 i els dos últims dígits '02' representar L'AGV fa marxa enrere i gira aquí mateix, i entra a la línia 16 des de la línia 21; l'ordre corresponent a aquesta etiqueta a la tasca 4 és 472201210001 i els dos últims dígits '01' indiqueu que l'AGV fa una marxa enrere i gira a l'esquerra aquí, i entra a la línia 18 des de la línia 21. La comparació mostra: AGV pot executar diferents instruccions a la mateixa etiqueta quan completa tasques diferents, augmentant la flexibilitat de conducció.

4 Resum

Aquest article utilitza etiquetes electròniques com a identificació d'ubicació, i les instruccions d'acció es generen mitjançant algorismes segons tasques específiques i s'emmagatzemen al sistema de control del vehicle, de manera que el vehicle pot executar diferents instruccions d'acció quan passa la mateixa etiqueta electrònica durant diferents tasques, compensant el tradicional En el mètode de navegació, la ruta de conducció és fixa i les instruccions executades a l'etiqueta són úniques. Aquest mètode resol el problema de la guia del vehicle en camins complexos, millora la flexibilitat de conducció i la utilització de l'etiqueta i té un cert valor d'aplicació.