Yksityiskohtainen selostus RFID-teknologiaan perustuvasta automaattisesta ohjatusta ajoneuvon paikannuksesta ja ohjaussuunnittelusta

0 Esipuhe

Objektien käsittelyssä AGV:ssä (automatic guided vehicle) opastus ja paikannus ovat keskeisiä tutkimusosia. Yleisesti käytettyjä ohjausmenetelmiä ovat magneettiohjaus [1], visuaalinen ohjaus [2], laserohjaus [3] jne. Paikannusmenetelmiä ovat QR-koodipaikannus [4], RFID-radiotaajuustunnistuspaikannus [5], ultraäänipaikannus jne. magneettiset ohjausmagneettinauhat on helppo asentaa, polkuja on helppo vaihtaa, radiotaajuustunnistusta ei ole helppo saastuttaa, eikä se häiritse ääntä ja valoa. Siksi RFID-teknologiaa integroivia magneettiohjausautoja käytetään laajalti automatisoidussa tuotannossa ja kuljetuksessa.

Monet tutkijat ovat tutkineet RFID-teknologiaa magneettisessa ohjauksessa. Gu Jiawei et ai. [6] toteutti AGV-navigoinnin kirjoittamalla tunnistenumeroita ja liikkeenohjausparametreja elektronisiin tunnisteisiin. Li Ji [7] käytti RFID-avusteista paikannusta ja käytti vaakasuuntaisia magneettiliuskoja ajoneuvon kääntämiseen, pysäköintiin ja muihin toimiin. Luo Yujia [8] korjasi AGV:n kääntötoimintatilan ja käytti tunnistetietoja saavuttaakseen 90° ja 180° käännöksiä.

Suurin osa edellä mainitusta kirjallisuudesta kirjoittaa toimintaohjeet sähköisiin tunnisteisiin. Tallennetun yksittäisen ohjetiedon vuoksi tunnisteen käyttöaste on alhainen. Kun todellinen polku on monimutkainen, on järjestettävä lisää tunnisteita, mikä ei edistä polun suunnittelua ja ohjausta. Aiempien tutkimusten perusteella tämä artikkeli pyrkii ratkaisemaan AGV:n ohjausongelman monimutkaisilla poluilla ja ehdottaa ajoneuvon toiminnan komentoalgoritmia. Toimenpidekomennot luodaan aikataulutehtävän mukaan ja tallennetaan ajoneuvon ohjausjärjestelmään. Tunnisteita käytetään vain sijainnin tunnistamiseen ajoneuvon ajojoustavuuden parantamiseksi.

1. Ajokartan mallinnus

1.1 Kartan koostumus

Kartta koostuu opastemagneettisista kaistaleista ja työasemista, kuten kuvassa 1. Nämä kaksi on esitetty viivoilla ja suorakulmioilla. g edustaa työasemaa, suure on h ja se on numeroitu kaavan (1) mukaan (luku kuvassa pienen suorakulmion oikealla puolella), jolloin työasemajoukko voidaan ilmaista muodossa G = {g1 , g2, g3,..., gh}. l edustaa viivaa ja luku on n. Vaaka- ja pystysuorat rivinumerot on esitettävä parillisilla ja parittomilla numeroilla ja numeroitava kaavan (2) mukaisesti (numerot ympyröissä kuvassa). Viivajoukko on L={l1, l2,..., ln}.

Tämän artikkelin sovellusskenaarion perusteella on määrätty, että AGV ajaa taaksepäin paitsi silloin, kun haarukka liikkuu eteenpäin saapuessaan työpisteeseen, ja se hidastaa linjan risteyksissä ja työpisteeseen tullessa.

1.2 Sähköinen tarra-asettelu

1.2.1 Työasemiin liittyvien tarrojen sijoittaminen

Kuvassa 2 pi1, pi2,..., pi7 edustavat elektronisen tunnisteen sijaintia. Kuva 2(a) esittää AGV:n ajavan suoraan ja saapuvan työasemalle gi vasemmalta. Sen on määrä hidastaa pi3:ssa, pi5:ssä, pi4:ssä ja pi7:ssä, vaihtaa peruutusajosta eteenpäin, eteenpäin, kääntyä oikealle ja pysähtyä. Kuva 2(b) esittää AGV:n perääntyvän ja kääntyvän vasemmalle poistuakseen työasemalta. Se vetäytyy suoraan, vetäytyy ja kääntyy vasemmalle ja kiihtyy pi7:ssä, pi6:ssa ja pi1:ssä. AGV:n sisään- ja ulostulo työaseman oikealta puolelta on samanlainen kuin sen sisään- ja uloskäynti vasemmalta puolelta. Määritä pik k:nneksi tunnisteeksi (k∈{1, 2,...,7}), joka liittyy työasemaan gi, joka on järjestetty kuvan 2 mukaisesti. Sen koostumus esitetään matriisilla S1 seuraavasti:

1.2.2 Rivitarran asettelu

Aseta kaksi elektronista tunnistetta kunkin rivin molempiin päihin. Sja edustaa rivin lj a-:nnettä etikettiä, a={1, 2, 3, 4}. On määrätty, että Sj1, Sj2, Sj3 ja Sj4 on järjestetty peräkkäin lj:lle koordinaattiakselin positiivista suuntaa pitkin, ja jana Sj1:n ja Sj4:n välillä on suoran lj alue. Ajoneuvo suorittaa kääntökäskyjä kohdissa Sj1 ja Sj4 siirtyäkseen muille linjoille ja suorittaa kiihdytys- tai hidastuskäskyjä kohdissa Sj2 ja Sj3 kiihdyttääkseen tullessaan kohtaan lj ja hidastaakseen poistuessaan kohdasta lj. Kaikkien rivien etiketit esitetään yhtälössä (4) esitetyllä matriisilla S2. Kaikkien tarrojen asettelu lopullisessa kartassa on esitetty kuvassa 3.

2. Toimintaohjealgoritmi

Koodaa ensin tunnisteet, määritä sitten kunkin tunnisteen välitysjärjestys ajoituspolun mukaan ja lopuksi luo toimintaohjeet tunnisteiden lajittelun perusteella.

2.1 Sähköinen etikettikoodaus

Koodaussähköisen tunnisteen muoto on esitetty kuvassa 4, jossa x ja y edustavat tunnisteen koordinaatteja kartalla, 'pro' edustaa attribuuttia eli toimintaohjeiden tyyppiä, jonka ajoneuvo voi suorittaa tarran 'rivillä' edustaa linjaa ja 'istu' Osoittaa asiaankuuluvan työaseman numeron. Radalla olevan AGV:n ajotavan mukaan 'ammattilainen' Sj1:n ja Sj4:n bitti on '01', mikä tarkoittaa kääntymistä, ja 'pro' Sj2:n ja Sj3:n bitti on '02', mikä tarkoittaa kiihtyvyyttä ja hidastuvuutta. Sja:n rivibitti on rivin numero j ja istu-bitti on nolla. 'ammattilainen' pik-merkin bitti on esitetty taulukossa 1 sen mukaan, kuinka AGV saapuu asemalle ja poistuu siitä. 'linja' bitti on rivinumero, jossa pi1 sijaitsee, ja 'sit' bitti on siihen liittyvä asemanumero.

2.2 Polun perustaminen ja valinta

Niiden joukossa w edustaa polkua ja luku on m (m≥m0). Tällöin kaikista poluista koostuva matriisi voidaan ilmaista muodossa W = [w1, w2,..., wm]T. ltx edustaa polun wt x:ttä riviä, jossa wt={lt1, lt2,…, ltx,…}, t∈{1, 2,…, m}, ltx∈L, olettaen, että rivi sisältyy t- th polku Suurin luku on n1, jolloin W on m×n1 kertalukumatriisi. Jos rivien määrä on pienempi kuin n1, riittämätön osa esitetään 0:lla ja polumatriisi esitetään yhtälöllä (6):

2.3 Ajoituspolun otsikon lajittelumenetelmä

Kahdella yhdistetyllä rivillä olevien tarrojen ensimmäinen ja toinen rivi edustavat lu ja lv vastaavasti. Lu:n tunnisteet ovat Su1, Su2, Su3 ja Su4, ja lv:n merkinnät ovat Sv1, Sv2, Sv3 ja Sv4. r0 edustaa etikettisekvenssiä lu:sta lv:hen. Oletetaan, että Su1:n koordinaatit ovat (x1, y1) ja Sv1:n koordinaatit ovat (x2, y2). Vertaamalla näitä kahta koordinaattia, lu:n ja lv:n välinen suhteellinen sijaintisuhde voidaan päätellä:

Ensimmäinen tapaus: x1》x2, y1》y2, kuten kuvassa 5(a) ja kuvassa 5(b), r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}.

Toinen tapaus: x1》x2, y1》y2, jos lu on pariton luku, r0={Su1, Su2, Su3, Su4, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}, mikä vastaa kuviota 5(c); muuten r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv1, Sv2, Sv3, Sv4}, mikä vastaa kuviota 5(d). Samalla tavalla voidaan päätellä r0-elementtien järjestely muissa tapauksissa.

Valitse polulle wβ ensin jokaisen rivin tarrat yhtälön (4) mukaisesti ja järjestä ne sitten siihen järjestykseen, jossa ajoneuvot kulkevat reitin jokaisen etiketin läpi. Vaiheet ovat seuraavat:

(1) Tarkastellaan lβ1:tä ja lβ2:ta ensimmäisenä ja toisena rivinä ja määritetään niiden sijaintisuhde koordinaattisuhteen perusteella. Lajittele kahden rivin otsikon lajittelusäännön mukaan ja laita lajitellut tulokset taulukkoon r1;

(2) Käsittele lβ2 ja lβ3 ensimmäisenä ja toisena rivinä lajittelua varten ja lisää lβ3-leiman lajittelutulos taulukkoon r1;

(3) Järjestä rivien lβ3, lβ4, lβ4, lβ5,..., jsj3-t6-s1.gif etiketit samalla tavalla kuin vaiheessa (2).

Poista tunnisteet r1:stä, jotka eivät ole kulkeneet lj1:n ja lj2:n läpi sen mukaan, miten automaattitrukki saapuu työasemaan ja poistuu sieltä. Tällä hetkellä r1:n elementtien lukumäärää edustaa b1.

2.4 Toimenpideohjeet

Toimintokomennon muoto on esitetty kuvassa 6. Ensimmäiset 5 numeroa ovat elektroninen tunnistekoodi ja 'ins' bitti on toimintokomento, jonka AGV suorittaa viittä ensimmäistä numeroa vastaavassa tagissa. Koodi on koodattu funktionsa mukaan taulukon 2 mukaisesti. Kun AGV kulkee lähtöasemalta gs kohdeasemalle ge, se kulkee asemalta poistumisen, polun matkan ja asemalle saapumisen järjestyksessä. RFID-lukija jatkaa maamerkin tietojen lukemista ja välittää ne ajoneuvon ohjausjärjestelmään. Suorita ohjeet peräkkäin ehtojen mukaisesti aikataulutehtävän suorittamiseksi. Edellytyksenä on, että tällä hetkellä luetut tunnistetiedot ovat yhdenmukaisia suoritettavan käskyn tagin koodausbitin kanssa.

2.4.1 Poistu aseman toimintokäskystä

R1 edustaa työaseman toimintaohjeiden joukkoa. Jos AGV poistuu asemalta vasemmalta, lisää '00', '01' ja '05' vastaavasti 'pro'-koodin jälkeen. bittiä '09', '08' ja '03' S1:n riville S, muuten Lisää '00', '02' ja '05' vastaavasti sen jälkeen kun on koodattu tunnisteet, joiden 'pro' bitit ovat '09', '08' ja '07' S1:n rivillä S ja käytä niitä 1., 2nd ja 3 järjestyksessä R1. toimintaohjeet.

2.4.2 Polun toimintaohjeet

Määritä toimintaohjeet 'pro' bittiä vastaavasti b1-tunnisteille r1:ssä. R2 edustaa polun toiminnan käskyjoukkoa ja kuvio 7 esittää sen arviointiprosessia.

2.4.3 Työaseman syöttökomento

R3 edustaa työaseman toimintaohjeiden joukkoa. AGV saapuu työasemalle vasemmalta ja lisää '06', '07' ja '04' vastaavasti tarrakoodien '05', '07', '06' ja '09' 'pro' S1:n rivin e sijainti. , '08'; muussa tapauksessa lisää '06', '07', '03', '08' vastaavasti tunnisteen '05', '03', '04' ja '09' jälkeen. rivissä. Ja peräkkäin 1., 2., 3. ja 4. käskynä R3:ssa.

3. Testitulokset ja analyysi

Valitse asemat 12, 13, 17 ja 18 testattavaksi. Tarran koodaus on esitetty kuvassa 8. Kaksi ensimmäistä numeroa ovat x-koordinaatit, 3. - 4. numerot ovat y-koordinaatit, 5. - 6. numerot edustavat attribuutteja, 7. - 8. numerot ovat rivinumeroita, joissa ne sijaitsevat. , ja kaksi viimeistä numeroa liittyvät siihen. Aseman numero.

Ajoneuvon toimintakomentoohjelma kirjoitettiin VC++6.0:lla ja testiobjektiksi valittiin ARM-arkkitehtuuriin perustuva ja RC522-radiotaajuustunnistusmoduuliin integroitu malliauto. Kuvassa 9 on esitetty ajoneuvon todellinen toimintakaavio ohjauslinjojen ja tarrojen asettamisen jälkeen. Testi osoittaa, että ajoneuvo pystyy suorittamaan lähetystehtävän odotetusti. Kuva 10 näyttää ohjausmenetelmän toimintaohjeiden kirjoittamiseksi tunnisteeseen. AGV suorittaa toiminnot, kuten kiihdytyksen ja hidastuksen, suorittamalla tunnisteen ohjeet. Koska maamerkkien sisäiset komentotiedot on määritetty sijoittamisen jälkeen, ajoneuvo voi suorittaa vain tietyn kiinteän toiminnon kulkiessaan kunkin tunnisteen ohi. Ohjausmenetelmä on suhteellisen yksinkertainen ja sen joustavuus on heikko.

Valitse yhdistettävät eri aloitusasemat ja kohdeasemat, jotka edustavat erilaisia aikataulutehtäviä. C++6.0:ssa kunkin operaation tulokset on esitetty kuvassa 11. Jokaisen toimintokäskyn ensimmäiset 10 numeroa ovat elektronisia tunnistekoodeja ja kaksi viimeistä numeroa. Bitti ilmaisee AGV:n tunnisteelle suorittaman toiminnon.

Tehtävien 1 ja 2 ajoreitit ovat 20→22→24, 20→22→21→18. AGV on läpäissyt tunnisteen 4610012200. Tehtävässä 1 ei ole tätä tarraa vastaavaa käskyä. AGV ei suorita tässä mitään ohjeita. Linja 22 jatkaa suoraa ja tulee linjalle 24; tätä nimiötä vastaava komento tehtävässä 2 on 461001220002 ja kaksi viimeistä numeroa '02' osoittavat, että AGV peruuttaa ja kääntyy oikealle tänne siirtyen riville 21 riviltä 22. Vertailu osoittaa: AGV suorittaa vain käskyn tunnisteella, joka täyttää toimintakäskyn suoritusehdot.

Tehtävän 3 ja 4 ajoreitit ovat 24→21→16→14, 24→21→18. Kaikki automaattitrukit läpäisivät tarran 4722012100. Tehtävässä 3 automaattitrukin vastaava komento tässä tarrassa on 472201210002 ja kaksi viimeistä numeroa '02' edustaa AGV peruuttaa ja kääntyy oikealle ja siirtyy riville 16 riviltä 21; tätä nimiötä vastaava komento tehtävässä 4 on 472201210001, ja kaksi viimeistä numeroa '01' osoittavat, että AGV peruuttaa ja kääntyy vasemmalle ja siirtyy riville 18 riviltä 21. Vertailu osoittaa: AGV voi suorittaa erilaisia käskyjä samalla tarralla suorittaessaan erilaisia tehtäviä, mikä lisää ajon joustavuutta.

4 Yhteenveto

Tässä artikkelissa käytetään sähköisiä tunnisteita paikannustunnistuksena ja toimintaohjeet generoidaan algoritmien avulla tiettyjen tehtävien mukaan ja tallennetaan ajoneuvon ohjausjärjestelmään, jotta ajoneuvo voi suorittaa erilaisia toimintakäskyjä ohittaessaan saman elektronisen tunnisteen eri tehtävien aikana, mikä korvaa perinteinen Navigointitavassa ajoreitti on kiinteä ja tarrassa suoritettavat ohjeet ovat yksittäisiä. Tämä menetelmä ratkaisee ajoneuvon ohjauksen ongelman monimutkaisilla poluilla, parantaa ajon joustavuutta ja tarran käyttöä, ja sillä on tietty sovellusarvo.