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宏钺AGV上位机控制系统设计概述

2016-07-18 21:18 性质:转载 来源:宏钺
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  AutoCAD是Autodesk公司开发的计算机辅助设计软件,现已成为国际上最流行的绘图工具,AutoCAD中有准确的坐标系统,定位精准,且提供了丰富的图形元素,如直线、多线段及圆弧等,因此,可使用AutoCAD来绘制环境地图,即将规划好的周围环境信息和拓扑路径信息在AutoCAD软件中绘制好,然后,在上位机控制系统中,通过软件编程,调用AutoCAD提供的API,可以很方便地把存储AutoCAD文件中的路径信息和环境信息分别提取出来并保存,以备路径规划等功能模块使用,同时在屏幕指定区域将环境地图复现出来。


宏钺调度系统示例:从AutoCAD中导入路径信息和环境信息

  2、 路径规划功能

  路径规划问题是机器人学中一个非常重要的方面,具体是指:在有障碍物的工作空间中,如何寻找出一条从给定的起点到终点的最优路径或次优路径,该路径可以使机器人能够安全地、无碰撞地绕开所有障碍物,准确无误的达到目的地。

  根据对环境信息事先了解情况,路径规划分为全局路径规划和局部路径规划。

  全局路径规划是根据已知环境信息,依据合理的路径搜索策略,给机器人规划出一条全局最优路径,AGV小车不会经过不必要节点。

局部路径规划是指在未知的环境中,根据机器人传感器感知的信息,包括障碍物的位置、大小和形状信息,为机器人获得一条无碰撞最优路径,保证节点之间路径最短。

  AGV系统工作环境大都是已知静态环境,其路径规划问题也即是已知环境的全局路径规划问题。

  路径规划的核心在于路径搜索,搜索主要分为两种:盲目搜索与启发搜索。

  盲目搜索又叫无信息搜索。是按照预定的控制策略进行搜索,在搜索过程中始终都不改变控制策略,常见的盲目搜索有深度优先搜索法和广度优先搜索法,这两种搜索法虽然都能搜索到路径但是有很大的盲目性,搜索效率较低,且搜索出的路径也不是最优,目前大都采用的是最短路径搜索算法:Dijkstra算法或其改进算法,Dijkstra算法是一种典型的最短路径搜索算法,主要用来解决固定起点的最短路径问题,Dijkstra算法只需运算一次,就可以得到从起点到其他所有节点的最优路径,效率很高。

  启发搜索是在搜索工程中,对每一个搜索位置进行评估,然后加入与位置相关的启发式信息,用以指导搜索朝着最优方向进行,省略了大量无谓的搜索路径,加速问题的求解过程,找到最优解,大大提高了搜索效率,最典型的启发搜索是A*(A star)算法,A*算法执行过程中引入了一个估价函数,每次搜索时都利用这个估价函数对所有可扩张点进行估价,从而找出最优的可扩展点,再从该点搜索直到找到目标点。

  通常可以选择Dijkstra算法或其改进算法作为全局路径规划方法,结合采用A*算法作为局部路径规划方法。

  以上所述是指系统自动路径规划部分,而手动路径规划也是系统一个必不可少的功能,它可以允许操作人员使用鼠标选择节点,根据自己的意愿完成路径规划,并保存起来,供后续任务分配是调用。


宏钺调度系统示例:手动路径规划


  3、 交通管理功能

  对于宏钺AGV系统而言,不可能只有一台AGV在工作,通常情况是有多台AGV在环境中共同工作,而多台AGV的运行不可避免的要发生道路共用等冲突问题,因此,交通管理的核心是要解决多台AGV之间碰撞问题和冲突死锁问题。

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