AGV自行小车自主开发研究

韩冰 李程 高海平

（一汽解放大连柴油机有限公司 辽宁省大连市 116600）

AGV自行小车会由多种信号引导，在我国当前的邮政行业、物流行业内已经起到了关键性的作用，在装备制造业的应用也越来越广泛，可大量减少人力资源投入，越来越多的制造型企业开始自主研究AGV 小车开发应用。但是由于在整个区域内AGV自行小车的数量较多，那么如果未能对其进行科学的调拨对预设路线合理调整，那么很可能出现空间上的碰撞问题，此时很容易导致小车系统的运行性能严重下降。

1 AGV自行小车的开发要点与难点

1.1 开发要点

1.1.1 精准度要点

精准度要点中，要能够保障在小车的长时间运行过程，不会由于出现过大的控制和运行方面的误差，导致小车脱离原有的行进路线，此外无论是受到激光引导还是受到电磁引导，运动过程所产生的误差是不可避免，并且必然会产生累积效应，因此可以说，小车本身必须要能够形成针对误差的自我调整机制，也就是说，AGV自行小车所建立的自动控制系统，如果只是使用传统控制论下的相关控制系统，虽然能够在很大程度上取得良好的控制能力，但是不具备针对误差的是我清除工作，也就是不能形成数据的复位机制，这和小车在精准度要点上的要求方面存在一定的不对接现象。

1.1.2 路径化要点

AGV自行小车的运行过程，要根据既定的工作路线进行全方位的运行，那么也就是说，所谓的路径路径化中，必须要能够保持在整条路线的运行过程中，保持全面的安全性和稳定性，但是该过程中存在的一个要点是，如果每台小车都按照既定的路线行进，那么小车的路线之间很可能存在冲突，如何调整冲突，让小车避免碰撞以及规避小车所携带的物品碰撞，是一个必须要解决的问题。因此可以说，路径化要点主要集中在两个方面，一个是路线控制的精准性，要严格防止由于误差无法消除以及路线的本身规划问题出现小车碰撞问题，另一方面是要采用科学的方法防范挂载物品的冲突。

1.2 开发难点

1.2.1 复杂路线冲突

AGV自行小车的运行区域之内，通常小车的数量极多，并且每个小车的运行路线虽然从表面上来看较为简单，但是如果多台小车自主运行时，那么路线控制的复杂度会呈指数倍数增加，而在如此复杂环境下，小车之间就很可能出现彼此上的冲突问题。另外一些小车所携带的物品还可能会通过挂载一个物品挂载装置的模式传输，那么也就是说小车在空间上长度增加，如果只是小车本体之间的防碰撞处理，很可能会导致小车和小车所携带的物品之间出现碰撞，此时也不利于整条路线的处理。

1.2.2 运行状态控制

AGV自行小车的主要问题是，要能够携带相关的物品，并将这类物品运输到所设定的位置，也就是说，物品本身所具有的惯性，很容易会对小车的运行状态造成一定的影响，同时小车本身的制动性能也要全面支持这类相关物品运行状态的合理调整，此时如果小车的运行状态难以控制，通常意味着其所携带的物品本身对小车施加了一个较大的外力，而小车本身如果能够抵消这类负面干扰，那么就必须具备针对所有物品以及自身运行状态的有效调整工作机制，同时针对所有的运行参数本身也必须要经过合适的控制，因此可以认为，复杂路线的冲突消除过程，也必须要依照运行状态的控制工作构造[1]。

2 AGV自行小车的开发方案与思路

2.1 外部结构设计

AGV自行小车的开发方案建设过程中，针对外部结构主要是根据该小车本身的性能特点以及功能特点对其装配，当然外部从整体上来看，结构越简单越好，因为当此时可以避免由于复杂空间参数对小车本身的位置定位系统造成误判。此外对于小车的运行状态来说，基本上也必须要可以全面按照目前的系统运行方法和运行状态，实现小车位置信号识别和信息的收集装置，在得到了这类信息之后，要为后续的运行方案调整过程帮助，因此可以说，该项工作本身必须要具备信息的良好反馈性能。

2.2 信号接入设计

信号的接入设计中，小车本身是否要具备信号的调整性能，实际上要根据被控制系统的控制方案进行设定，本文认为在现代化的小车运行过程，小车本身必须要具备信息的调整机制，同时所有小车的运行中，要根据周边物联网系统的影响以及调度中心的影响，由调度中心自主根据所设定的程序以及小车之间的位置判断，对所有的小车发射控制信号。同时在各类物联网技术的使用中，针对控制信道方面已经可以满足多辆小车的同时控制，所以只需要根据小车本身的信号的接收情况进行搭配即可。

2.3 传动系统设计

在传动系统的设计过程，主要是依托于小车系统本身所必须实现的处理情况以及必须要具备的荷载情况，实现对传动机构的合理性设计，要求在传动机构的设计中，一方面要根据该系统的操作原则，以及内部所有器件之间的运行方案，实现所有设施的调整与整合，另一方面要根据内部所有参数的具体控制方法，实现所有信息的综合性协调，因此要求在获得了所有的传动系统设计方法和设计方案之后，要根据该系统当前所具备的处理工作标准和处理工作依据，综合实现针对各类传动系统中相关硬件的加入，同时针对系统的本身运行状态，也要受到软件系统的控制[2]。

2.4 控制方案设计

在控制系统的设计过程，核心工作是要了解小车之间的常见交通冲突机制。十字路口和弯道路口是最容易发生冲突的区域，那么对整个系统的设计中，冲突路线自然不可避免，那么就需要具备整个区域内所有小车运行方案的全面跟踪，同时要了解当前所有小车本身的位置信息并跟踪。其中最简单的方法是，针对小车路线上很可能存在冲撞隐患的小车，要将其中一辆小车暂停，而另外一辆小车正常行驶，通过了暂停小车的位置之后，让处于停止运行状态下的小车正常运行，但是可以了解到，这一控制思路显然不足以支持整个控制体系的科学建设，另外也很可能在设计过程中存在一些遗漏。比如一辆小车突然处于停止状态，而其后续的小车未能处于停止状态导致双方追尾，那么一个最简单的方法是将整条路线上的小车都处于停止状态，但是这很可能会导致整个区域之内更大范围内的交通拥堵，因此可以说，必须要对停止方案的具体调整方式以及工作节点规划方案作出分析，而对工作方案做出合理的控制。

3 AGV自行小车的开发方法与制造

3.1 控制系统构造

控制系统的过程中，本文的研究重点是如何依托于物联网系统实现对整个大范围内AGV自行小车控制方案的建设，可采用的方法是，使用大数据技术实现针对所有小车运行原理和方法位置的设定，当然所有小车本身在功能方面和性能方面也可能存在差别。比如一些小车属于直接承托的方式运输，另外一些小车属于牵拉的方式运输货物，小车在空间长度上自然就发生了变化，因此在控制系统的构造中，首先要记录针对每台小车本身的参数，要根据小车当前的位置做出定位，定位过程中可采用RFID 芯片技术机制，及时跟踪每台小车当前所处于的运行位置，之后根据行驶位置以及信息发生碰撞的概率，为后续的运行方案作出调整，并在此基础上根据整体建设的交通规划方案进行确定，比如对于十字路口可采用竞争机制。

本文设定所有小车实际上是按照“转弯让直行、水平让垂直”的思维建立，所谓的水平让垂直，是指在空间搭配上，如图中所示的结构内，水平方向的小车和垂直方向运行上的小车如果存在冲突风险时，那么水平方向上的小车处于停止或者降速运行状态，垂直方向上的小车通过该地点之后恢复原有速度，同时考虑到如果单纯让某一辆小车处于停止状态，而另一辆小车处于原有的运行速度符状态，由于之前小车之间通常速度较大，很可能会出现冲撞的风险，因此采取的方法是，针对整条路线上的小车都采用降速运行机制，那么当此时就存在一个问题，由于所有的小车都不处于完全停止状态，如何控制加速度以及制动过程的运行长度、如何划分自行小车之间的位置点以及减速线长度就成为了研究的重点，此时需要调控制路线的作用机制做出合理的划分[3]。

3.2 控制路线规划

针对控制路线的规划，主要是分析所以小车本身的运行路线之间，是否会存在空间上的严重冲突问题，当发现存在这类问题时，则可以对小车的定位精度及运行原则进行进一步的调整。在上文的分析中可以发现，小车的运行路线之间实际上很可以应用于针对路线方面和小车运行方案之间的协调，因此本文认为，具体的系统过程，要能够直接建立路线上的科学规划机制。比如对于某个小车行进路线中的十字路口，自行小车的运动速度需要按照具体的控制原则，按照现有的运行状态，分析其在后续运行过程中可能发生的冲撞，此时采取的方法是，在水平方向上运行的小车处于逐渐性的减速状态，此时如何减速以及减速过程的操作原则以及减速的时机，就需要根据小车之间的空间距离进行划定，可以根据运动学的相公式进行确定。而在整个系统的其他信息规划中，针对各类可以发生的碰撞机制中，相关系统的构造过程中，主要是通过系统的进一步分析，研究按照现有的减速机制，能否确保这类小车之间不会发生冲突，那么就需要在现有的基础上调整整条路线上的小车，分析是否需要以更大的加速度数值减慢速度。

3.3 运行方案确定

运行方案的确定中，需要根据当前整个系统中的各类信息反馈回的所有数据以及取得到的监控机制，全面分析在这一信息的处理工作时间段内，针对所有自行小车运行状态的信息收集、监管和后续工作方案的控制，此外在取得了各类专项的控制结果信息之后，也都要必须可以根据当前所能够取得的所有信息调整工作方案，实现对于每个小车在工作过程中相关数据标签的全面跟踪和实用，并且在得到了这类处理信息和处理工作结果之后，才可以实现对于该系统的长时间跟踪，以确定每台小车当前的运行状态参数，从而在得到了所有的分析结果之后，才可以确保该系统的调整工作方案中并不存在问题[4]。

3.4 信息节点设定

在小车控制信息节点的设定中，主要是分析各个小车在当前的运行状态下，是否会在今后一段时间点上到达冲突节点，如果发现存在该风险时，则需要对这类冲突节点的运行状态进行考量，并且要控制相对应控制状态和控制体系下的小车的本身运行机制和运行思路，因此可以说，在每个信息节点中，通常情况下是在路线上会发生碰撞问题的冲突点，并且要直接根据该冲突点中的各类信息，实现对于所有信息的调整与监管，并且要能够自主实现针对所有小车的控制，实现针对所有信息的分析和调整工作手段精准使用。

4 结论

综上所述，AGV自行小车的控制过程中，主要的重点和难点包括误差的调整、信息的设定、空间冲突的处理等，在具体设计过程，主要是通过对于控制技术的应用，尤其是依托于物联网时代下的控制技术，实现对小车运行状态的监管，同时划分运行机制，以消除小车在运行过程中可能存在的空间上冲突。