Detaljerad förklaring av automatisk guidad fordonspositionering och vägledningsdesign baserad på RFID-teknik

0 Förord

För objekthantering AGV (automatiskt styrt fordon) är vägledning och positionering de viktigaste forskningsdelarna. Vanligt använda vägledningsmetoder inkluderar magnetisk vägledning [1], visuell vägledning [2], laservägledning [3] etc. Positioneringsmetoder inkluderar QR-kodpositionering [4], RFID radiofrekvensidentifieringspositionering [5], ultraljudspositionering, etc. Bland annat dem, magnetiska styrande magnetremsor är lätta att lägga, lätta att ändra vägar, radiofrekvensidentifiering är inte lätt att kontaminera och stör inte ljud och ljus. Därför används magnetisk styrning AGV:er som integrerar RFID-Teknik i stor utsträckning i automatiserad produktion och transport.

Många forskare har forskat om RFID-teknik inom magnetisk styrning. Gu Jiawei et al. [6] implementerade AGV-navigering genom att skriva taggnummer och rörelsekontrollparametrar i elektroniska taggar. Li Ji [7] använde RFID-assisterad positionering och använde horisontella magnetremsor för att slutföra fordonssvängning, parkering och andra åtgärder. Luo Yujia [8] fixade AGV-svängningsläget och använde tagginformation för att uppnå 90° och 180° svängar.

Det mesta av ovan nämnda litteratur skriver handlingsinstruktioner i elektroniska taggar. På grund av den enstaka instruktionsinformationen som sparats är tagganvändningsgraden låg. När den faktiska vägen är komplex måste fler taggar ordnas, vilket inte främjar vägplanering och vägledning. Baserat på tidigare forskning syftar den här artikeln till att lösa vägledningsproblemet för AGV under komplexa vägar och föreslår en kommandoalgoritm för fordonsåtgärd. Åtgärdskommandon genereras enligt schemaläggningsuppgiften och sparas i fordonets kontrollsystem. Taggarna används endast som platsidentifiering för att förbättra fordonets körflexibilitet.

1. Modellering av körkarta

1.1 Kartkomposition

Kartan består av styrmagnetremsor och arbetsstationer, som visas i figur 1. De två representeras av linjer respektive rektanglar. g representerar arbetsstationen, kvantiteten är h, och den är numrerad enligt formel (1) (talet på höger sida av den lilla rektangeln i figuren), då kan arbetsstationsuppsättningen uttryckas som G = {g1 , g2, g3,..., gh}. l representerar en linje och talet är n. Det föreskrivs att de horisontella och vertikala linjenumren ska representeras av jämna tal respektive udda tal och numreras enligt formel (2) (talen i cirklarna i figuren). Linjemängden är L={l1, l2,..., ln}.

Baserat på tillämpningsscenariot i denna artikel är det föreskrivet att AGV:n kommer att köra bakåt utom när gaffeln rör sig framåt när den går in i arbetsstationen, och den kommer att sakta ner vid linjekorsningar och när den går in i arbetsstationen.

1.2 Elektronisk etikettlayout

1.2.1 Placering av etiketter relaterade till arbetsstationer

I figur 2 representerar pi1, pi2,..., pi7 positionen för den elektroniska taggen. Figur 2(a) visar AGV:n som går rakt och går in i arbetsstationen gi från vänster. Det är föreskrivet att bromsa vid pi3, pi5, pi4 respektive pi7, byta från bakåtkörning till framåt, framåt, sväng höger och stanna. Figur 2(b) visar AGV:n som drar sig tillbaka och svänger till vänster för att lämna arbetsstationen. Den drar sig rakt tillbaka, drar sig tillbaka och svänger åt vänster och accelererar vid pi7, pi6 respektive pi1. AGV:s in- och utgång från arbetsstationens högra sida liknar dess in- och utgång från vänster sida. Definiera pik som den k:te etiketten (k∈{1, 2,...,7}) relaterad till arbetsstation gi, som är arrangerad som visas i figur 2. Dess sammansättning representeras av matrisen S1 som:

1.2.2 Linjeetikettslayout

Placera två elektroniska taggar i båda ändarna av varje rad. Sja representerar den a:te etiketten på raden lj, a={1, 2, 3, 4}. Det föreskrivs att Sj1, Sj2, Sj3 och Sj4 är ordnade sekventiellt på lj längs den positiva riktningen av koordinataxeln, och linjesegmentet mellan Sj1 och Sj4 är området för linjen lj. Fordonet utför svänginstruktioner vid Sj1 och Sj4 för att gå in på andra linjer, och utför accelerations- eller retardationsinstruktioner vid Sj2 och Sj3 för att accelerera vid infart i lj och bromsa in vid avresa från lj. Etiketterna på alla linjer representeras av matrisen S2 som visas i ekvation (4). Layouten för alla etiketter i den slutliga kartan visas i figur 3.

2. Action instruktionsalgoritm

Koda först taggarna, bestäm sedan ordningen för att skicka varje tagg enligt schemaläggningsvägen och generera slutligen åtgärdsinstruktioner baserat på taggsorteringen.

2.1 Elektronisk etikettkodning

Kodningenformatet för den elektroniska etiketten visas i figur 4, där x och y representerar koordinaterna för etiketten i kartan, 'pro' representerar attributet, det vill säga typen av åtgärdsinstruktioner som fordonet kan utföra vid etiketten, 'line' representerar linjen och 'sit' Indikerar relevant arbetsstationsnummer. Enligt körläget för AGV på linjen är 'pro' biten av Sj1 och Sj4 är '01', vilket betyder att vända, och 'pro' bit av Sj2 och Sj3 är '02', vilket betyder acceleration och retardation. 'Linje'-biten för Sja är radnumret j, och 'sit'-biten representeras av noll. Den 'pro' bit av etiketten pik representeras i tabell 1 i enlighet med hur AGV:n går in i och ut ur stationen. 'linjen' bit är radnumret där pi1 finns och 'sit' bit är stationsnumret i relaterat till det.

2.2 Leduppsättning och val

Bland dem representerar w banan, och talet är m (m≥m0). Då kan matrisen som är sammansatt av alla banor uttryckas som W = [w1, w2,..., wm]T. ltx representerar den x:te linjen i vägen wt, där wt={lt1, lt2,..., ltx,...}, t∈{1, 2,..., m}, ltx∈L, antar linjen som ingår i t- th path Det största talet är n1, då är W en m×n1 ordningsmatris. Om antalet linjer är mindre än n1, representeras den otillräckliga delen av 0, och vägmatrisen representeras av ekvation (6):

2.3 Schemaläggning av sökvägsetikettsorteringsmetod

För etiketterna på två anslutna linjer representeras den första och andra raden av lu respektive lv. Etiketterna på lu är Su1, Su2, Su3 och Su4, och etiketterna på lv är Sv1, Sv2, Sv3 och Sv4. r0 representerar etikettsekvensen från lu till lv. Antag att koordinaterna för Su1 är (x1, y1) och att koordinaterna för Sv1 är (x2, y2). Genom att jämföra de två koordinaterna kan det relativa positionsförhållandet mellan lu och lv härledas:

Det första fallet: x1》x2, y1》y2, som visas i figur 5(a) och figur 5(b), r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}.

Det andra fallet: x1》x2, y1》y2, om lu är ett udda tal, r0={Su1, Su2, Su3, Su4, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}, motsvarande figur 5(c); annars r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Svl, Sv2, Sv3, Sv4}, motsvarande figur 5(d). På samma sätt kan arrangemanget av r0-element i andra fall härledas.

För vägen wβ, välj först etiketterna på varje rad enligt ekvation (4), och arrangera dem sedan i den ordning som fordonen passerar genom varje etikett på banan. Stegen är följande:

(1) Betrakta lβ1 och lβ2 som den första respektive andra linjen, och bestäm deras positionsförhållande baserat på koordinatförhållandet. Sortera enligt reglerna för sortering av etiketter med två rader och placera de sorterade resultaten i array r1;

(2) Behandla lβ2 och lβ3 som den första respektive andra raden för sortering, och lägg till sorteringsresultatet för lp3-etiketten till arrayen r1;

(3) Ordna etiketterna för linjerna lβ3, lβ4, lβ4, lβ5,..., jsj3-t6-s1.gif på ett sätt som liknar steg (2).

Ta bort taggarna i r1 som inte har passerat genom lj1 och lj2 enligt hur AGV:n går in och ut från arbetsstationen. Vid denna tidpunkt representeras antalet element i r1 av b1.

2.4 Åtgärdsinstruktioner

Åtgärdskommandoformatet visas i figur 6. De första 5 siffrorna är den elektroniska taggkoden och 'ins' bit är åtgärdskommandot som exekveras av AGV vid taggen som motsvarar de första 5 siffrorna. Koden är kodad i enlighet med dess funktion, som visas i tabell 2. När AGV:n färdas från startstationen gs till målstationen ge, färdas den i den ordning som den lämnar stationen, färdas på vägen och går in i stationen. RFID-läsaren fortsätter att läsa marketikettinformationen och överför den till fordonets kontrollsystem. Utför instruktioner sekventiellt enligt villkoren för att slutföra schemaläggningsuppgiften. Villkoret är att tagginformationen som för närvarande läses överensstämmer med taggkodningsbiten i instruktionen som ska exekveras.

2.4.1 Åtgärdskommando för utgångsstationen

R1 representerar uppsättningen av arbetsstationsinstruktioner. Om AGV lämnar stationen från vänster, lägg till '00', '01' och '05' efter etikettkodningen med 'pro' bitar av '09', '08' och '03' i rad S i S1, annars Lägg till '00', '02' och '05' efter att ha kodat taggarna vars 'pro' bitar är '09', '08' och '07' i rad S i S1 och använd dem som 1:a, 2andra och tredje i R1 i följd. åtgärdsinstruktioner.

2.4.2 Vägåtgärdsinstruktioner

Bestäm åtgärdsinstruktionerna enligt 'pro' bit för b1-taggar i r1 respektive. R2 representerar vägåtgärdsinstruktionsuppsättningen, och figur 7 visar dess bedömningsprocess.

2.4.3 Åtgärdskommando för inträde på arbetsstationen

R3 representerar uppsättningen av arbetsstationsinstruktioner. AGV:n går in i arbetsstationen från vänster och lägger till '06', '07' och '04' efter etikettkoderna '05', '07', '06' och '09' i 'pro' positionen för rad e i S1. , '08'; annars lägger du till '06', '07', '03','08' efter etikettkodningen för '05', '03', '04' och '09' i raden. Och sekventiellt som 1:a, 2:a, 3:e och 4:e instruktionerna i R3.

3. Testresultat och analys

Välj station 12, 13, 17 och 18 för testning. Etikettkodningen visas i figur 8. De två första siffrorna är x-koordinaten, den 3:e till 4:e siffran är y-koordinaten, den 5:e till 6:e siffran representerar attributen, den 7:e till 8:e siffran är radnumren där de finns , och de två sista siffrorna är relaterade till det. Stationsnummer.

Fordonsåtgärdskommandoprogrammet skrevs i VC++6.0, och en modellbil baserad på ARM-arkitekturen och integrerad med radiofrekvensidentifieringsmodulen RC522 valdes som testobjekt. Figur 9 visar det faktiska driftschemat för fordonet efter att riktlinjerna har lagts och etiketter har placerats. Testet visar att fordonet kan utföra expedieringsuppgiften som förväntat. Figur 10 visar vägledningsmetoden för att skriva åtgärdsinstruktioner i taggen. AGV:n slutför åtgärder som acceleration och retardation genom att utföra instruktionerna i taggen. Eftersom den interna kommandoinformationen för markbrickorna har fastställts efter placeringen, kan fordonet endast utföra en viss fast åtgärd när den passerar varje tagg. Styrmetoden är relativt enkel och har dålig flexibilitet.

Välj olika startstationer och målstationer att kombinera, vilket representerar olika schemaläggningsuppgifter. I C++6.0 visas resultaten av varje operation i figur 11. De första 10 siffrorna i varje åtgärdsinstruktion är de elektroniska taggkoderna, och de två sista biten indikerar den åtgärd som utförs av AGV på taggen.

Körvägarna för uppgift 1 och 2 är 20→22→24, 20→22→21→18 respektive. AGV:n har passerat etiketten 4610012200. Det finns ingen instruktion som motsvarar denna etikett i uppgift 1. AGV:n utför inga instruktioner här. Linje 22 fortsätter rakt fram och går in på linje 24; kommandot som motsvarar denna etikett i uppgift 2 är 461001220002, och de två sista siffrorna '02' indikera att AGV:n backar och svänger höger här, går in på rad 21 från rad 22. Jämförelse visar: AGV exekverar endast instruktionen vid taggen som uppfyller exekveringsvillkoren för handlingsinstruktionen.

Körvägarna för uppgift 3 och 4 är 24→21→16→14, 24→21→18 respektive. AGV:erna passerade alla genom etiketten 4722012100. I uppgift 3 är AGV:s motsvarande kommando på denna etikett 472201210002, och de två sista siffrorna '02' representera AGV:en backar och svänger höger här, och går in på linje 16 från linje 21; kommandot som motsvarar denna etikett i uppgift 4 är 472201210001, och de två sista siffrorna '01' indikera att AGV:n backar och svänger vänster här, och går in på linje 18 från linje 21. Jämförelse visar: AGV kan utföra olika instruktioner på samma etikett när de utför olika uppgifter, vilket ökar körflexibiliteten.

4 Sammanfattning

Den här artikeln använder elektroniska etiketter som platsidentifiering, och åtgärdsinstruktioner genereras av algoritmer enligt specifika uppgifter och Lagras i fordonets kontrollsystem, så att fordonet kan utföra olika åtgärdsinstruktioner när det passerar samma elektroniska etikett under olika uppgifter, vilket kompenserar för den traditionella I navigeringsmetoden är körvägen fast och instruktionerna som körs på etiketten är enstaka. Denna metod löser problemet med fordonsstyrning under komplexa vägar, förbättrar körflexibiliteten och etikettutnyttjandet och har ett visst tillämpningsvärde.