AGV路径规划设计Word下载.docx

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毕业设计（论文）的主要内容及要求：

1、调研资料收集：

AGV的历史与技术以及国内外应用与发展趋势，AGVs路径规划问题国内外研究现状和优化方法等，其它需要收集的相关资料和数据。

2、查阅文献资料，明确研究方向，运用运筹学的相关理论和方法对AGV系统路径优化问题进行分析和研究，构建图论系统模型和路径规划优化方法。

3、根据路径规划研究方法，进行编程实现路径规划算法，对比路径规划后的实施效果并进行相应的实证研究。

4、基于CAD绘图软件，绘制不少于相当于1张A2工作量的CAD图。

5、开题报告：

包括工作任务分析、调研报告、文献综述或现场实习、方案拟定与分析以及实施计划等，开题报告须单独装订。

6、论文说明书的篇幅一般为2.5万字左右。

论文撰写按学校《本科生毕业设计撰写规范细则》。

中文摘要在300字以内及相应的外文摘要。

7、参考文献不少于20篇，其中外文资料不少于2篇。

指导教师签字：

第III页

摘要

随着生产物流自动化程度的提高，柔性制造系统和自动化立体化仓库等的发展，AGVs（AutomatedGuidedVehiclesystem）作为物流系统和柔性制造系统中的关键子系统，得到越来越多的应用。

路径规划问题是AGV系统应用中的基本问题之一，对路径规划问题的研究有重要的理论和实践意义。

本文首先介绍AGV的结构组成及其系统组成，了解AGVs的工作模式，对AGVs的工作流程进行分析；

其次对单台AGV路径规划优化技术进行研究，在建立电子地图的基础之上，对Dijkstra算法进行改进和优化，从而实现单AGV路径规划；

然后针对多台AGVs的无碰撞路径规划问题，采用与时间窗原理相结合的路径规划算法，并提出缓冲时间窗的概念，减少各种因素对算法的影响，使算法在运行过程中具有很好的稳定性和持续性，从而实现多台AGV的无碰撞路径规划；

最后编写了C语言代码，实现了实验室单AGV路径规划Dijkstra算法运行程序。

关键词：

AGV；

路径规划；

Dijkstra算法；

时间窗方法；

缓冲时间窗

ResearchonlogisticstransportationsystemautomationbasedonAGVs

Abstract

Withtheimprovementofthedegreeofproductionlogisticsautomationandthedevelopmentofflexiblemanufacturingsystemsandthree-dimensionalwarehouseautomation,AGVs（AutomatedGuidedVehiclesystem）havebeenwidelyputintouseasoneofthekeysubsystemsoflogisticssystemandflexiblemanufacturingsystems.PathplanningproblemisoneofthebasicproblemsamongtheapplicationofAGVsandisofgreattheoreticalandpracticalimportancetotheresearchofpathplanningproblem.

ThispaperfirstintroducesthestructureandsystemcompositionofAGV,comprehendstheoperatingmodeandanalyzestheworkingprocessoftheAGVs.Secondly,basedontheconstructionofelectronicmap,thepaperstudiesthepathplanningoptimizationtechnologyofsingleAGVandimprovestheDijkstraalgorithm,soastorealizesingleAGVpathplanning.ThenaimedatthecollisionlesspathplanningproblemofmorethanoneAGV,thepaperadoptspathplanningalgorithmcombinedwithtimewindowtheory,putsforwardtheconceptofbuffertimewindowandreducestheinfluenceofvariousfactorsuponthealgorithminordertokeepthestabilityandcontinuityofthealgorithmduringtheoperationprocess,asthusrealizethecollisionlesspathplanningofmorethanoneAGV.Finally,theCprogramminglanguagecodewaswrittenandtheDijkstraalgorithmoperationalprocedureofsingleAGVpathplanninginlabwasrealized.

Keywords:

AGV；

pathplanning；

Dijkstraalgorithm；

Timewindowmethod；

Buffertimewindow

目录

摘要 I

Abstract II

1.绪论 1

1.1引言 1

1.2AGV的历史与技术 2

1.2.1AGV的发展历史 2

1.2.2现代AGV的技术特点 4

1.3AGVs在国内应用与发展趋势 5

1.4AGVs路径规划历史和现状 6

1.5论文的研究内容和意义 7

1.5.1研究内容 7

1.5.2研究的目的及意义 8

2.AGV与AGV系统 9

2.1AGV的种类与结构 9

2.1.1AGV的种类 9

2.1.2AGV的结构 10

2.2AGVs的总体结构 13

2.2.1AGVs的组成 13

2.2.2地面控制系统 13

2.2.3通讯系统 14

2.2.4车载控制系统 14

2.2.5车载导航系统 15

2.2.6移载系统 15

2.2.7充电系统 15

2.3AGV系统的工作模式 16

2.3.1AGVs的工作特点 16

2.3.2AGVs的运行模式 16

2.3.3AGVs的工作流程 17

3.单AGV系统的路径规划 19

3.1AGVs的路径规划概述 19

3.1.1全局路径规划 19

3.1.2局部路径规划 20

3.2电子地图建模方法 20

3.2.1可视图法 20

3.2.2栅格地图法 21

3.2.3拓扑地图法 22

3.3基于图论的路径规划 22

3.3.1图的定义 23

3.3.2基于图论法的路径规划算法 23

3.3.3物流综合实验室建模 24

3.3.4基于Dijkstra算法的路径规划 26

3.3.5路径分析和算法改进 28

4.多AGV系统路径规划 29

4.1多AGV系统的路径规划问题 29

4.1.1问题的由来 29

4.1.2冲突的类型 29

4.1.3AGV冲突解决方法 30

4.2校图书馆某科室环境建模 31

4.2.1校图书馆某科室 31

4.2.2AGV系统模型设定 32

4.3基于时间窗方法的多AGVs路径规划 33

4.3.1时间窗方法 33

4.3.2算法步骤 34

4.3.3算法实践与路径方案 36

4.3.4算法不足与改进 38

5.单AGV路径规划C语言模拟 39

总结与展望 41

致谢 42

主要参考文献 43

附录：

单AGV路径规划Dijkstra算法代码 45

1.绪论

1.1引言

随着工厂生产和物流自动化的显著提高，传统制造业的生产和物料运输方式发生了天翻地覆的变化，从20世纪末，现代制造业就已经迈入自动化、智能化和个性化的崭新时代。

柔性制造系统（FMS，FlexibleManufactureSystem）和立体化智能仓库（SW：

StereoscopicWarehouse）等先进的科学技术在生产制造产业中得到越来越多的广泛应用[1]。

我们都知道，生产物流系统技术是先进制造技术中的重要组成部分，随着计算机科学和自动化技术的广泛应用，它已从原来简单的物料搬运发展到现代物流自动化系统，物流管理系统也从原来的简单方式迅速向自动化管理演变，使得物流系统自动化水平得到显著提高。

根据相关文献显示：

在整个生产制造过程中，仅仅有20％的成本时间是用于加工和制造，剩余的大部分的80％都用于储存、装卸、等待加工和输送[2]。

我国的大多数制造企业属于劳动密集型，也就是主要依靠劳动力来生产制造，然而现在中国劳动力成本在持续增长，中国廉价劳动力的优势已不复存在。

因此现在多数企业对于自动化的要求也是越来越高。

在这种情况下，AGVs（AutomatedGuidedVehiclesystem）作为货物搬运输送系统，能够满足柔性制造系统和立体仓库的要求，是整个物流自动化和生产自动化最关键的部件之一。

AGV（AutomatedGuidedVehicle）一般被称为自动导引小车[3]，是为了更好地解决物流活动中的智能化、自动化和合理化等问题，从而实现物流系统的时间和空间效益。

AGV作为一种智能化移动机器人，拥有着包含环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。

AGV集中了传感器技术、机械工程、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。

而且AGVs以其快速、准确的运输、便于计算机管理与调度、能够自主导航、自动规划路径和执行任务和更有利于劳动安全保障的实施等优点已被广泛应用于制造业、农业和服务业等各个领域。

因此AGVs是整个物流自动化和生产自动化最关键的部件之一[3]。

随着现代AGV性能不断地提高，其应用范围不断扩展，不仅将在工业、农业、国防、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且将在排险、搜捕、救援、强辐射等危险环境下得到很好的应用，几乎适合于仓储、制造、邮政、图书馆、港口、机场、烟草、医药、食品、化工等各种场合。

因此，AGV技术已经得到世界各国的普遍认可。

1.2AGV的历史与技术

1.2.1AGV的发展历史

根据美国物流协会的定义，