面向物流分拣的AGV结构设计和运动控制策略研究

面向物流分拣的AGV结构设计和运动控制策略研究

曹俊

安徽博龙动力科技股份有限公司 安徽合肥 231600

摘要:当前我国的社会经济处于高速发展阶段,电商行业带动了物流的发展,传统的分拣方式无法满足当前用户的需求,因此采用了现代化物流设备—AGV,其具有灵活、可靠的优势,降低工作人员的工作量,并且还在一定程度上提高了工作效率。本文结合这一话题对物流分拣的AGV结构设计进行分析,从而对其运动控制策略进行研究。

关键词:物流分拣;AGV结构设计;运动控制

现阶段我国电商产业发展迅速,人们购物需求日益旺盛,在一定程度上推动我国快递业的发展,与人们的生活息息相关。随着时间的推移消费者与电商之间由于费用、订单集中等现实问题频频发生,因此对物流配送能力提出更高的要求。

一、概述

当前我国快递量逐渐递增,快递行业日益繁忙，对配送的速度要求也越来越高，已经成为服务质量评价的唯一依据。在快递分配中，分拣作业处理时间最长，分拣作业就是根据客户的订单进行送货计划,然后快速将商品从存储区拣选处理,进行分类、处理,搬运成本也占据总成本的70%以上。在配送中心,操作分拣作业的占据百分之五十,而且作业时间都被分拣作业所占据。传统的模式主要靠人工来完成,具有许多优势,尤其是能够节省大量成本,但是存在一定弊端,例如,效率不高,而且差错率不断上升。当前我国科技水平的不断推升，已经全面实现自动化水平，广泛使用自动分拣机、立体仓库等,并通过当前最先进的技术与传输设备来完成,能够提高分拣效率,但是由于其需要占据大量面积,不仅需要消耗大量资金,在建成后,其灵活性随之降低。

当前电子商务发展迅速,快递量连年递增,分拣效率会受各种因素影响,容易发生效率低、易出错的现象。当前自动化物流设备非常先进,例如,自动导引小车,能够快速完成分拣任务,满足当前快递量大的需求,转变分拣模式,从以前人-货,转为货-人。AGV在国内应用较为广泛,应用的领域不断扩大,从以前汽车、银行等传统行业逐步延伸,能够在传统行业中表现为独立工作,有着固定的轨道,但AGV应用规模较小。

AGV系统是通过多个系统相互合作、共同完成的,最终能收获巨大的经济效益。其具有自动化、线路灵活、鲁棒性高、柔性化的特征,满足当前快递量大的需求,更够更好的做好分拣工作。

二、物流分拣的AGV结构设计

当前物流分拣的业务模式是大批量、外形规则的,通过将AGV应用在物流分拣工作中,将仓储进行重新布局、分配AGV的任务,并对路径进行的规划,从上述几方面入手进行研究,从而实现系统的效率最大化,并完成物流分拣业务,最后再根据物流仿真平台,对AGV系统分拣作业的效率进行分析。

(一)业务流程

假设N个任务,M个入库口;D个AGV,格口为K个,其中N个任务单元随机,各个格口代表的是个各地区。查看各入库口的任务量,将N个任务分别分配到M个入库口,在暂停区域的AGV进行均匀分配,使其到M个入库口处。一个AGV一次只能完成一项任务,相应的一个任务只能通过一个AGV完成,在入口处能够识别相关的任务信息,找到任务对应的格口位置,将其发给AGV,AGV接到指令后能够将货物运到指定格口,AGV在完成任务后,根据任务分配规则,返回到入库口,并等待下次任务指令,直至所有分拣任务完成。AGV在完成任务以后,将进入休息区或充电区域。

2. 系统描述

在分拣作业中，AGV系统的优势逐渐凸显，主要采取分布控制方式，控制中央单元，能够处理返回的数据，并能做好精准的任务指派,出现故障问题时,还可以自行处理。AGV分拣系统的处理器是独立的,能够将自身效益值计算出来，而且还支持无线局域网，与控制单元连接后，能够实现实时通信。AGV还具有反馈功能,可以将自身状态、已完成任务等进行反馈，直至中央处理单元，此时，统计各入库口的数量与剩余量，结合此，,再根据AGV当前的位置信息,从而将AGV合理的分配,再进入下一个入库口进行分拣工作。

2. 任务调度

首先先对任务进行分配，AGV完成当前任务后，即刻回到入库口，然后进入等待区域执行下一个任务，其中，涉及到任务分配规则，还要充分考虑两点，根据AGV与工作人员的实际工作效率，并实现人机统一时,能够提高效益值。AGV的效率取决于各个AGV到入库口的距离；工作人员的工作效率主要根据当前的任务量与客观因素影响所决定的。

其次，对路径进行规划。在完成任务分配工作以后，应确定起始点与重点位置,规划出最短路径,其中需结合时间窗概念，对目标函数进行修改，从而实现最佳动态路径效果。在此过程中,应根据当前点与目标点的距离，再结合各条可行路径上的车辆，在交叉路口位置时，再重新规划小车路径，将所有可能的路线进行检测，此外，还需在其中加入一个车辆共用道的惩罚值,其大小取决于小车的距离。

最后要对避障区域进行规划,在AGV多个系统中,根据路径规划,再利用提前设定的优先级,将各AGV之间的冲突进行处理,其中对AGV的优先级设定有所要求,具体为:首先载任务要大于未载任务;其次,任务完成时间;如果两个AGV的运动方向相同时,后一个AGV必须的进行等待;AGV所在位置为无障碍区域时,优先级低的AGV进行等待区域。

通过对AGV任务分配、路径规划、避障规则等阐述,不仅能够使任务调度更加有序，而且还能减少完成任务的时间，从而提高实际效益。

(四)系统仿真

在实际软件平台中，结合AGV的优势，将任务分配、规划路径等结合，把任务栏设置左侧,能够对AGV运行的情况实时监控，还可对其运行速度做出适当的调整；右侧区域是工作薄，可以实现对分拣环境模拟的画面。此外,系统能够自动判断出实际需要，并能够自动设置AGV的应用环境，还能够随时调整任务量。AGV可以自动调节颜色，结合运行的实时状态显示出不同颜色，从而能够清楚掌握AGV的实时状态,能够及时发现故障。

根据上述计算，能够将得出数据与效率值的差错率精准的计算出来，因此，AGV的分拣效率高的优势逐渐凸显，而且具备较强的容错能力。单从分拣效率这点来看，尽管其与自动分拣机的效率相比近乎相同，但在成本方面，AGV具有更好的效果，并且柔性也较为突出。

结束语:

综上所述,将AGV系统应用的进行阐述,将其应用在物流分拣中,有较高的稳定性,从设计流程、网络架构以及任务调度等方面,突出此系统的优势,并通过最终的仿真验证。

参考文献：

1. 凌晗. 面向物流分拣的AGV结构设计和运动控制策略研究[D]. 河南工业大学, 2019.（047）：69-70.

2. 黄明强. AGV精确定位与运动控制方法[J] 华中科技大学, [J]2019.（033）:30-31.

3. 杨松华. 物流搬运AGV的轨迹跟踪与控制[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2018,(006):72-74.