AGV路線優(yōu)化及實時調度
對于單臺的AGV的搬運很簡單,對于多臺AGV如何合理的安排,使其工作效率達到最高,這就需要用到AGV調度系統(tǒng)。AGV調度系統(tǒng)一旦為AGV指定好路徑后,AGV上的車載控制器會根據(jù)指令完成具體的運動控制任務,例如速度保持在多少,遇到路口轉向時輪子怎么轉動等等。所以在一個完整的大系統(tǒng)中,AGV調度系統(tǒng)位于上層控制系統(tǒng)和底層控制系統(tǒng)的中間,其到管家的作用。對于多個AGV,調度問題就會變得非常困難,而且AGV數(shù)量越多,難度越大。因此,調度系統(tǒng)成為AGV行業(yè)的一個關鍵技術。
能夠調度的AGV數(shù)量也成為評判一個調度系統(tǒng)強大與否的重要指標。對此霸特爾表示道:目前具有自主研發(fā)的AGV調度系統(tǒng)的AGV企業(yè)并不多,能夠真正把調度系統(tǒng)優(yōu)化的很好、能夠最高效率地利用AGV系統(tǒng)的AGV企業(yè)更是屈指可數(shù)。米克力美自主研發(fā)的AGV調度系統(tǒng)軟件功能非常豐富包括:任務管理、車輛狀態(tài)監(jiān)控、路徑規(guī)劃、地圖編輯、數(shù)據(jù)庫查詢等。
AGV路線優(yōu)化和實時調度是當前AGV領域的一個研究熱門,常用的方法主要有一下三種:
1. 數(shù)學規(guī)劃方法
AGV選擇最佳的任務及最佳路徑,可以歸納為一個任務調度問題。實際用中的方法主要有整數(shù)規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、petri方法等。在小規(guī)模調度情況下,這類方法可以得到較好的結果,但是隨著調度規(guī)模的增加,求解問題耗費的時間呈指數(shù)增長,限制了該方法在負責、大規(guī)模實時路線優(yōu)化和調度中應用。
2. 仿真方法
仿真方法通過對實際的調度環(huán)境建模,從而對AGV的一種調度方案的實施進行計算機的模擬仿真。實用中采用的方法有離散事件仿真方法、面向對象的仿真方法和3維仿真技術。
3. 人工智能方法
人工智能方法把AGV的調度過程描述成一個在滿足約束的解集搜索最優(yōu)解的過程。它利用知識表示技術將人的知識包括進去,同時使用各種搜索技術力求給出一個令人滿意的解。具體的方法有專家系統(tǒng)方法、遺傳算法、啟發(fā)式算法、神經(jīng)網(wǎng)絡算法。
多個AGV的調度需要規(guī)劃不同AGV的路徑,所以我們先了解下現(xiàn)有的路徑規(guī)劃方法。AGV是個聽話的笨蛋,如果調度系統(tǒng)想讓一個AGV從A走到B,它不能簡單地將A和B站點的信息給AGV,而是要將A到B之間的完整路徑告訴AGV。目前普遍用“圖”(graph 數(shù)學概念)對AGV的行駛空間進行建模,“圖”由節(jié)點和邊組成。所以AGV的行駛路徑可以表示為一系列相鄰的節(jié)點。
霸特爾認為:AGV調度問題可以看成多機器人協(xié)調問題(Multi-Robot Coordination)的特例。多機器人共享一個環(huán)境,如何協(xié)調它們的運動使所有機器人都能能達到目標。討論多機器人協(xié)調問題是為了對調度問題有更好的理解。最早的方法也是最簡單的方法之一,就是為不同的機器人設置不同的優(yōu)先級(Priority)。優(yōu)先級高的機器人先規(guī)劃自己的路徑,優(yōu)先級低的機器人將比它高的機器人的路徑視為障礙物,進而再進行規(guī)劃。當然這種方法有個明顯的缺點:優(yōu)先級高的機器人過于霸道,它把所有的路都堵死了,以至于優(yōu)先級低的機器人怎么也找不到路。這時我們就要調整優(yōu)先級了。