Detaljeret forklaring af automatisk styret køretøjspositionering og vejledningsdesign baseret på RFID-teknologi

0 Forord

Til objekthåndtering AGV (automatisk styret køretøj) er vejledning og positionering de vigtigste forskningsdele. Almindeligt anvendte vejledningsmetoder omfatter magnetisk vejledning [1], visuel vejledning [2], laservejledning [3] osv. Positioneringsmetoder omfatter QR-kodepositionering [4], RFID radiofrekvensidentifikationspositionering [5], ultralydspositionering osv. Blandt andet dem, magnetiske styremagnetstrimler er lette at lægge, lette at ændre veje, radiofrekvensidentifikation er ikke let at forurene og har ingen interferens med lyd og lys. Derfor er magnetiske styrings-AGV'er, der integrerer RFID-teknologi, meget brugt i automatiseret produktion og transport.

Mange forskere har forsket i RFID-teknologi i magnetisk vejledning. Gu Jiawei et al. [6] implementerede AGV-navigation ved at skrive tag-numre og motion control-parametre i elektroniske tags. Li Ji [7] brugte RFID-assisteret positionering og brugte vandrette magnetstrimler til at fuldføre køretøjets vending, parkering og andre handlinger. Luo Yujia [8] fiksede AGV-drejningstilstanden og brugte taginformation til at opnå 90° og 180° drejninger.

Det meste af ovennævnte litteratur skriver handlingsinstruktioner i elektroniske tags. På grund af den enkelte instruktionsinformation, der er gemt, er tagudnyttelsesraten lav. Når den faktiske sti er kompleks, skal der arrangeres flere tags, hvilket ikke er befordrende for stiplanlægning og vejledning. Baseret på tidligere forskning har dette papir til formål at løse vejledningsproblemet ved AGV under komplekse veje og foreslår en kommandoalgoritme for køretøjshandlinger. Handlingskommandoer genereres i henhold til planlægningsopgaven og gemmes i køretøjets kontrolsystem. Mærkerne bruges kun som lokationsidentifikation for at forbedre køretøjets kørefleksibilitet.

1. Kørekort modellering

1.1 Kortsammensætning

Kortet består af styremagnetstrimler og arbejdsstationer, som vist på figur 1. De to er repræsenteret med henholdsvis linjer og rektangler. g repræsenterer arbejdsstationen, mængden er h, og den er nummereret efter formel (1) (tallet på højre side af det lille rektangel på figuren), så kan arbejdsstationssættet udtrykkes som G = {g1 , g2, g3,..., gh}. l repræsenterer en linje, og tallet er n. Det er fastsat, at de vandrette og lodrette linjenumre skal repræsenteres med henholdsvis lige tal og ulige tal og nummereres efter formel (2) (tallene i cirklerne i figuren). Linjesættet er L={l1, l2,..., ln}.

Baseret på anvendelsesscenariet i denne artikel er det fastsat, at AGV'en vil køre baglæns, undtagen når gaflen bevæger sig fremad, når den kommer ind på arbejdsstationen, og den vil sænke farten ved linjekryds og ved indkørsel på arbejdsstationen.

1.2 Elektronisk etiketlayout

1.2.1 Placering af etiketter relateret til arbejdsstationer

I figur 2 repræsenterer pi1, pi2,..., pi7 positionen af den elektroniske tag. Figur 2(a) viser AGV'en, der kører ligeud og går ind i arbejdsstationen gi fra venstre. Det er foreskrevet at decelerere ved henholdsvis pi3, pi5, pi4 og pi7, skifte fra baglæns kørsel til fremad, fremad, drej til højre og stop. Figur 2(b) viser AGV'en, der trækker sig tilbage og drejer til venstre for at forlade arbejdsstationen. Den trækker sig lige tilbage, trækker sig tilbage og drejer til venstre og accelererer ved henholdsvis pi7, pi6 og pi1. AGV'ens ind- og udgang fra højre side af arbejdsstationen ligner dens ind- og udgang fra venstre side. Definer pik som den k-te etiket (k∈{1, 2,...,7}) relateret til arbejdsstation gi, som er arrangeret som vist i figur 2. Dens sammensætning er repræsenteret af matrix S1 som:

1.2.2 Linjelabellayout

Placer to elektroniske mærker i begge ender af hver linje. Sja repræsenterer den a-te etiket på linje lj, a={1, 2, 3, 4}. Det er fastsat, at Sj1, Sj2, Sj3 og Sj4 er arrangeret sekventielt på lj langs den positive retning af koordinataksen, og linjestykket mellem Sj1 og Sj4 er området for linjen lj. Køretøjet udfører drejningsinstruktioner ved Sj1 og Sj4 for at komme ind på andre linjer, og udfører accelerations- eller decelerationsinstruktioner ved Sj2 og Sj3 for at accelerere, når de kører ind i lj og decelerere, når de forlader lj. Mærkerne på alle linjer er repræsenteret af matrixen S2 vist i ligning (4). Layoutet af alle etiketter i det endelige kort er vist i figur 3.

2. Handlingsinstruktionsalgoritme

Kod først taggene, bestem derefter rækkefølgen for at sende hvert tag i henhold til planlægningsstien, og generer til sidst handlingsinstruktioner baseret på tagsorteringen.

2.1 Elektronisk etiketkodning

Kodningenformatet af det elektroniske mærke er vist i figur 4, hvor x og y repræsenterer koordinaterne for mærket på kortet, 'pro' repræsenterer attributten, det vil sige typen af handlingsinstruktioner, som køretøjet kan udføre på etiketten, 'line' repræsenterer linjen, og 'sit' Angiver det relevante arbejdsstationsnummer. Ifølge køremåden for AGV på linjen, er 'pro' bit af Sj1 og Sj4 er '01', hvilket betyder at dreje, og 'pro' bit af Sj2 og Sj3 er '02', hvilket betyder acceleration og deceleration. 'Linje'-bitten af Sja er linjenummeret j, og 'sit'-bitten er repræsenteret ved nul. Den 'pro' bit af etiketten pik er repræsenteret i tabel 1 i henhold til den måde, AGV'en går ind og ud af stationen. 'linjen' bit er linjenummeret, hvor pi1 er placeret, og 'sit' bit er det stationsnummer, jeg relaterer til det.

2.2 Stietablering og udvælgelse

Blandt dem repræsenterer w stien, og tallet er m (m≥m0). Så kan matrixen, der er sammensat af alle stier, udtrykkes som W = [w1, w2,..., wm]T. ltx repræsenterer den x-te linje af stien wt, hvor wt={lt1, lt2,…, ltx,…}, t∈{1, 2,…, m}, ltx∈L, forudsat at linjen er inkluderet i t- th path Det største tal er n1, så er W en m×n1 ordensmatrix. Hvis antallet af linjer er mindre end n1, er den utilstrækkelige del repræsenteret af 0, og vejmatrixen er repræsenteret af ligning (6):

2.3 Planlægning af stietikettesorteringsmetode

For etiketterne på to forbundne linjer er den første og anden linje repræsenteret af henholdsvis lu og lv. Mærkerne på lu er Su1, Su2, Su3 og Su4, og etiketterne på lv er Sv1, Sv2, Sv3 og Sv4. r0 repræsenterer mærkesekvensen fra lu til lv. Antag, at koordinaterne for Su1 er (x1, y1) og koordinaterne for Sv1 er (x2, y2). Ved at sammenligne de to koordinater kan det relative positionsforhold mellem lu og lv udledes:

Det første tilfælde: x1》x2, y1》y2, som vist i figur 5(a) og figur 5(b), r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}.

Det andet tilfælde: x1》x2, y1》y2, hvis lu er et ulige tal, r0={Su1, Su2, Su3, Su4, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}, svarende til figur 5(c); ellers r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv1, Sv2, Sv3, Sv4}, svarende til figur 5(d). På samme måde kan arrangementet af r0-elementer i andre tilfælde udledes.

For stien wβ skal du først vælge etiketterne på hver linje i henhold til ligning (4), og derefter arrangere dem i den rækkefølge, som køretøjerne passerer gennem hver etiket på stien. Trinene er som følger:

(1) Betragt lβ1 og lβ2 som henholdsvis første og anden linie, og bestem deres positionsforhold baseret på koordinatforholdet. Sorter efter de to linjers etiketsorteringsregler og sæt de sorterede resultater i array r1;

(2) Behandl lβ2 og lβ3 som henholdsvis den første og anden linje til sortering, og tilføj sorteringsresultatet af lβ3-mærket til arrayet r1;

(3) Arranger etiketterne for linjerne lβ3, lβ4, lβ4, lβ5,..., jsj3-t6-s1.gif på en måde svarende til trin (2).

Slet de tags i r1, der ikke er gået gennem lj1 og lj2 i henhold til den måde, AGV'en går ind og ud af arbejdsstationen. På dette tidspunkt er antallet af elementer i r1 repræsenteret ved b1.

2.4 Handlingsinstruktioner

Handlingskommandoformatet er vist i figur 6. De første 5 cifre er den elektroniske tagkode og 'ins' bit er handlingskommandoen, der udføres af AGV'en ved taggen svarende til de første 5 cifre. Koden er kodet i henhold til dens funktion, som vist i tabel 2. Når AGV'en kører fra startstationen gs til målstationen ge, kører den i den rækkefølge, den forlader stationen, kører på stien og går ind i stationen. RFID-læseren fortsætter med at læse jordmærkeinformationen og overfører den til køretøjets kontrolsystem. Udfør instruktioner sekventielt i henhold til betingelserne for at fuldføre planlægningsopgaven. Betingelsen er, at den aktuelt læste taginformation er i overensstemmelse med tag-kodningsbitten i den instruktion, der skal udføres.

2.4.1 Forlade station handling kommando

R1 repræsenterer sættet af arbejdsstationshandlingsinstruktioner. Hvis AGV'en forlader stationen fra venstre, skal du tilføje '00', '01' og '05' henholdsvis efter etiketkodningen med 'pro' stykker af '09', '08' og '03' i række S i S1, ellers Tilføj '00', '02' og '05' henholdsvis efter indkodning af de tags, hvis 'pro' bits er '09', '08' og '07' i række S i S1, og brug dem som 1., 2nd og 3. i R1 i rækkefølge. handlingsinstruktioner.

2.4.2 Vejhandlingsinstruktioner

Bestem handlingsinstruktionerne i henhold til 'pro' bit for b1 tags i r1 hhv. R2 repræsenterer vejhandlingsinstruktionssættet, og figur 7 viser dets bedømmelsesproces.

2.4.3 Handlingskommando for adgang til arbejdsstation

R3 repræsenterer sættet af arbejdsstationshandlingsinstruktioner. AGV'en kommer ind på arbejdsstationen fra venstre og tilføjer '06', '07' og '04' henholdsvis efter etiketkoderne '05', '07', '06' og '09' i 'pro' placering af række e i S1. , '08'; ellers skal du tilføje '06', '07', '03','08' henholdsvis efter etiketkodningen af '05', '03', '04' og '09' i rækken. Og sekventielt som 1., 2., 3. og 4. instruktioner i R3.

3. Testresultater og analyse

Vælg station 12, 13, 17 og 18 til test. Etiketkodningen er vist i figur 8. De første to cifre er x-koordinaten, 3. til 4. ciffer er y-koordinaten, 5. til 6. ciffer repræsenterer attributterne, 7. til 8. ciffer er linjenumrene, hvor de er placeret. , og de sidste to cifre er relateret til det. Stationsnummer.

Køretøjshandlingskommandoprogrammet blev skrevet i VC++6.0, og en modelbil baseret på ARM-arkitekturen og integreret med RC522 radiofrekvensidentifikationsmodulet blev valgt som testobjekt. Figur 9 viser det faktiske køretøjsdriftsdiagram efter pålægning af ledelinjer og placering af etiketter. Testen viser, at køretøjet kan udføre ekspeditionsopgaven som forventet. Figur 10 viser vejledningsmetoden til at skrive handlingsinstruktioner ind i tagget. AGV'en fuldfører handlinger såsom acceleration og deceleration ved at udføre instruktionerne i taggen. Da den interne kommandoinformation for jordmærkerne er blevet fastlagt efter placeringen, kan køretøjet kun udføre en bestemt fast handling, når den passerer hvert mærke. Vejledningsmetoden er forholdsvis enkel og har dårlig fleksibilitet.

Vælg forskellige startstationer og målstationer til at kombinere, hvilket repræsenterer forskellige planlægningsopgaver. I C++6.0 er resultaterne af hver operation vist i figur 11. De første 10 cifre i hver handlingsinstruktion er de elektroniske tag-koder, og de sidste to Bitten angiver den handling, der udføres af AGV på taggen.

Kørselsruterne for opgave 1 og 2 er henholdsvis 20→22→24, 20→22→21→18. AGV'en har bestået mærket 4610012200. Der er ingen instruktion svarende til denne etiket i Opgave 1. AGV'en udfører ingen instruktioner her. Linje 22 fortsætter ligeud og går ind i linje 24; kommandoen svarende til denne etiket i opgave 2 er 461001220002, og de sidste to cifre '02' angive, at AGV'en bakker op og drejer til højre her, og kommer ind på linje 21 fra linje 22. Sammenligning viser: AGV udfører kun instruktionen ved den tag, der opfylder udførelsesbetingelserne for handlingsinstruktionen.

Kørselsruterne for opgave 3 og 4 er henholdsvis 24→21→16→14, 24→21→18. AGV'erne passerede alle gennem etiketten 4722012100. I opgave 3 er AGV'ens tilsvarende kommando på denne etiket 472201210002, og de sidste to cifre '02' repræsentere AGV'en bakker op og drejer til højre her og går ind i linje 16 fra linje 21; kommandoen svarende til denne etiket i opgave 4 er 472201210001, og de sidste to cifre '01' angiver, at AGV'en bakker og drejer til venstre her, og kommer ind på linje 18 fra linje 21. Sammenligning viser: AGV kan udføre forskellige instruktioner på samme etiket, når de udfører forskellige opgaver, hvilket øger kørefleksibiliteten.

4 Sammenfatning

Denne artikel bruger elektroniske tags som lokaliseringsidentifikation, og handlingsinstruktioner genereres af algoritmer i henhold til specifikke opgaver og lagres i køretøjets kontrolsystem, så køretøjet kan udføre forskellige handlingsinstruktioner, når det passerer det samme elektroniske mærke under forskellige opgaver, hvilket kompenserer for den traditionelle I navigationsmetoden er køreruten fast, og instruktionerne, der udføres på etiketten, er enkeltstående. Denne metode løser problemet med køretøjsstyring under komplekse veje, forbedrer kørefleksibiliteten og etiketudnyttelsen og har en vis anvendelsesværdi.