Penjelasan rinci tentang penentuan posisi kendaraan berpemandu otomatis dan desain panduan berbasis teknologi RFID

0 Kata Pengantar

Untuk penanganan objek AGV (kendaraan berpemandu otomatis), panduan dan penentuan posisi adalah bagian penelitian utama. Metode panduan yang umum digunakan termasuk panduan magnetik [1], panduan visual [2], panduan laser [3], dll. Metode penentuan posisi termasuk penentuan posisi kode QR [4], penentuan posisi identifikasi frekuensi radio RFID [5], penentuan posisi ultrasonik, dll. diantaranya, strip magnetik pemandu magnetik mudah dipasang, mudah diubah jalurnya, identifikasi frekuensi radio tidak mudah terkontaminasi, dan tidak mengganggu suara dan cahaya. Oleh karena itu, AGV panduan magnetik yang mengintegrasikan teknologi RFID banyak digunakan dalam produksi dan transportasi otomatis.

Banyak ilmuwan telah melakukan penelitian tentang teknologi RFID dalam panduan magnetik. Gu Jiawei dkk. [6] mengimplementasikan navigasi AGV dengan menulis nomor tag dan parameter kontrol gerak dalam tag elektronik. Li Ji [7] menggunakan pemosisian berbantuan RFID dan menggunakan strip magnetik horizontal untuk menyelesaikan belokan kendaraan, parkir, dan tindakan lainnya. Luo Yujia [8] memperbaiki mode aksi belokan AGV dan menggunakan informasi tag untuk mencapai putaran 90° dan 180°.

Sebagian besar literatur yang disebutkan di atas menulis instruksi tindakan dalam tag elektronik. Karena informasi instruksi tunggal disimpan, tingkat pemanfaatan tag rendah. Jika jalur sebenarnya rumit, lebih banyak tag perlu diatur, sehingga tidak kondusif untuk perencanaan dan panduan jalur. Berdasarkan penelitian sebelumnya, makalah ini bertujuan untuk memecahkan masalah panduan AGV pada jalur yang kompleks dan mengusulkan algoritma perintah tindakan kendaraan. Perintah tindakan dihasilkan sesuai dengan tugas penjadwalan dan disimpan dalam sistem kendali kendaraan. Tag hanya digunakan sebagai identifikasi lokasi untuk meningkatkan fleksibilitas berkendara kendaraan.

1. Pemodelan peta mengemudi

1.1 Komposisi peta

Peta tersebut terdiri dari strip magnetik pemandu dan stasiun kerja, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Keduanya masing-masing diwakili oleh garis dan persegi panjang. g melambangkan stasiun kerja, besarannya adalah h, dan diberi nomor sesuai rumus (1) (angka di sebelah kanan persegi panjang kecil pada gambar), maka himpunan stasiun kerja dapat dinyatakan sebagai G = {g1 , g2, g3,...,gh}. l melambangkan sebuah garis, dan bilangannya adalah n. Ditetapkan bahwa bilangan garis mendatar dan bilangan garis vertikal masing-masing diwakili oleh bilangan genap dan bilangan ganjil dan diberi nomor sesuai rumus (2) (angka dalam lingkaran pada gambar). Himpunan garisnya adalah L={l1, l2,..., ln}.

Berdasarkan skenario penerapan pasal ini, ditetapkan bahwa AGV akan melaju mundur kecuali pada saat garpu bergerak maju saat memasuki stasiun kerja, dan akan melambat pada persimpangan jalur dan saat memasuki stasiun kerja.

1.2 Tata letak label elektronik

1.2.1 Penempatan label yang berhubungan dengan stasiun kerja

Pada Gambar 2, pi1, pi2,..., pi7 mewakili posisi tag elektronik. Gambar 2(a) menunjukkan AGV berjalan lurus dan memasuki stasiun kerja gi dari kiri. Ditetapkan untuk melambat masing-masing di pi3, pi5, pi4, dan pi7, berubah dari mengemudi mundur menjadi maju, maju, belok kanan, dan berhenti. Gambar 2(b) menunjukkan AGV mundur dan berbelok ke kiri untuk keluar dari stasiun kerja. Ia mundur lurus, mundur dan berbelok ke kiri, dan berakselerasi masing-masing pada pi7, pi6, dan pi1. Masuk dan keluarnya AGV dari sisi kanan stasiun kerja serupa dengan masuk dan keluarnya dari sisi kiri. Definisikan pik sebagai label ke-k (k∈{1, 2,...,7}) yang berkaitan dengan workstation gi, yang disusun seperti pada Gambar 2. Komposisinya direpresentasikan oleh matriks S1 sebagai:

1.2.2 Tata letak label garis

Tempatkan dua tag elektronik di kedua ujung setiap baris. Sja mewakili label ke-a pada baris lj, a={1, 2, 3, 4}. Ditetapkan bahwa Sj1, Sj2, Sj3, dan Sj4 disusun berurutan pada lj sepanjang arah positif sumbu koordinat, dan ruas garis antara Sj1 dan Sj4 merupakan jangkauan garis lj. Kendaraan melakukan instruksi belok pada Sj1 dan Sj4 untuk memasuki jalur lain, serta melakukan instruksi akselerasi atau deselerasi pada Sj2 dan Sj3 untuk melakukan akselerasi saat memasuki lj dan melakukan pengereman saat meninggalkan lj. Label pada semua baris diwakili oleh matriks S2 yang ditunjukkan pada Persamaan (4). Tata letak seluruh label pada peta akhir ditunjukkan pada Gambar 3.

2. Algoritma instruksi tindakan

Pertama-tama enkode tag, lalu tentukan urutan penerusan setiap tag sesuai dengan jalur penjadwalan, dan terakhir buat instruksi tindakan berdasarkan pengurutan tag.

2.1 Pengkodean label elektronik

Pengkodeanformat tag elektronik ditunjukkan pada Gambar 4, dimana x dan y mewakili koordinat tag pada peta, 'pro' mewakili atribut, yaitu jenis instruksi tindakan yang dapat dilakukan kendaraan pada label, 'garis' mewakili garis, dan 'duduk' Menunjukkan nomor stasiun kerja yang relevan. Menurut mode mengemudi AGV di jalur, 'pro'; sedikit dari Sj1 dan Sj4 adalah '01' yang artinya berputar, dan 'pro' bit dari Sj2 dan Sj3 adalah '02' yang artinya percepatan dan perlambatan. Bit 'garis' dari Sja adalah nomor baris j, dan bit 'duduk' dilambangkan dengan nol. Yang 'pro' Sedikit label pik diwakili pada Tabel 1 sesuai dengan cara AGV masuk dan keluar stasiun. 'Garis' bit adalah nomor baris tempat pi1 berada, dan 'sit' bit adalah nomor stasiun yang terkait dengannya.

2.2 Penetapan dan seleksi jalur

Diantaranya, w melambangkan jalur, dan bilangannya adalah m (m≥m0). Maka matriks yang terdiri dari semua jalur dapat dinyatakan sebagai W = [w1, w2,..., wm]T. ltx merepresentasikan garis ke-x dari jalur wt, dimana wt={lt1, lt2,…, ltx,…}, t∈{1, 2,…, m}, ltx∈L, dengan asumsi garis tersebut termasuk dalam t- jalur ke bilangan terbesar adalah n1, maka W adalah matriks orde m×n1. Jika jumlah garis kurang dari n1, bagian yang tidak mencukupi diwakili oleh 0, dan matriks jalur diwakili oleh persamaan (6):

2.3 Penjadwalan metode penyortiran label jalur

Untuk label pada dua garis yang terhubung, baris pertama dan kedua masing-masing diwakili oleh lu dan lv. Label pada lu adalah Su1, Su2, Su3, dan Su4, dan label pada lv adalah Sv1, Sv2, Sv3, dan Sv4. r0 mewakili urutan label dari lu ke lv. Asumsikan koordinat Su1 adalah (x1, y1) dan koordinat Sv1 adalah (x2, y2). Dengan membandingkan kedua koordinat tersebut, hubungan posisi relatif antara lu dan lv dapat disimpulkan:

Kasus pertama: x1》x2, y1》y2, seperti ditunjukkan pada Gambar 5(a) dan Gambar 5(b), r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}.

Kasus kedua: x1》x2, y1》y2, jika lu bilangan ganjil, r0={Su1, Su2, Su3, Su4, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}, sesuai dengan Gambar 5(c); jika tidak r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv1, Sv2, Sv3, Sv4}, sesuai dengan Gambar 5(d). Dengan cara yang sama, susunan elemen r0 dalam kasus lain dapat disimpulkan.

Untuk jalur wβ, pertama-tama pilih label pada setiap jalur sesuai Persamaan (4), lalu susun sesuai urutan kendaraan yang melewati setiap label pada jalur tersebut. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

(1) Anggap lβ1 dan lβ2 masing-masing sebagai garis pertama dan kedua, dan tentukan hubungan posisinya berdasarkan hubungan koordinat. Urutkan berdasarkan aturan pengurutan label dua baris dan masukkan hasil yang diurutkan ke dalam array r1;

(2) Perlakukan lβ2 dan lβ3 masing-masing sebagai baris pertama dan kedua untuk pengurutan, dan tambahkan hasil pengurutan label lβ3 ke array r1;

(3) Susun label untuk baris lβ3, lβ4, lβ4, lβ5,..., jsj3-t6-s1.gif dengan cara yang mirip dengan langkah (2).

Hapus tag di r1 yang belum melewati lj1 dan lj2 sesuai dengan cara AGV masuk dan keluar workstation. Saat ini, banyaknya elemen di r1 diwakili oleh b1.

2.4 Instruksi tindakan

Format perintah tindakan ditunjukkan pada Gambar 6. 5 digit pertama adalah kode tag elektronik, dan 'in' bit adalah perintah tindakan yang dijalankan oleh AGV pada tag yang sesuai dengan 5 digit pertama. Kode tersebut diberi kode sesuai fungsinya, seperti terlihat pada Tabel 2. Ketika AGV bergerak dari stasiun awal gs ke stasiun target ge, ia bergerak sesuai urutan keluar stasiun, berjalan di jalur, dan memasuki stasiun. Pembaca RFID terus membaca informasi tag tanah dan mengirimkannya ke sistem kendali kendaraan. Jalankan instruksi secara berurutan sesuai dengan kondisi untuk menyelesaikan tugas penjadwalan. Syaratnya adalah informasi tag yang sedang dibaca konsisten dengan bit pengkodean tag dari instruksi yang akan dieksekusi.

2.4.1 Perintah tindakan keluar stasiun

R1 mewakili kumpulan instruksi tindakan stasiun kerja. Jika AGV keluar stasiun dari kiri, tambahkan '00', '01' dan '05' masing-masing setelah label diberi kode 'pro' potongan '09', '08' dan '03' di baris S dari S1, jika tidak Tambahkan '00', '02' dan '05' masing-masing setelah menyandikan tag yang 'pro'-nya bitnya adalah '09', '08' dan '07' di baris S dari S1, dan gunakan sebagai baris pertama, keduake-3 dan ke-3 pada R1 secara berurutan. instruksi tindakan.

2.4.2 Petunjuk tindakan jalur

Tentukan instruksi tindakan sesuai dengan pedoman 'pro'. bit untuk tag b1 di r1 masing-masing. R2 mewakili set instruksi tindakan jalur, dan Gambar 7 menunjukkan proses penilaiannya.

2.4.3 Perintah tindakan masuk stasiun kerja

R3 mewakili kumpulan instruksi tindakan stasiun kerja. AGV memasuki stasiun kerja dari kiri, dan menambahkan '06', '07', dan '04' masing-masing setelah kode label '05', '07', '06', dan '09' di 'pro' posisi baris e dari S1. , '08'; jika tidak, tambahkan '06', '07', '03', '08' masing-masing setelah pengkodean label '05', '03', '04', dan '09' di barisan. Dan berurutan seperti instruksi ke-1, ke-2, ke-3, dan ke-4 pada R3.

3. Hasil pengujian dan analisis

Pilih stasiun 12, 13, 17, dan 18 untuk pengujian. Pengkodean label ditunjukkan pada Gambar 8. Dua digit pertama merupakan koordinat x, digit ke-3 hingga ke-4 adalah koordinat y, digit ke-5 hingga ke-6 mewakili atribut, digit ke-7 hingga ke-8 adalah nomor baris tempatnya berada. , dan dua digit terakhir terkait dengannya. Nomor stasiun.

Program perintah aksi kendaraan ditulis dalam VC++6.0, dan model mobil berdasarkan arsitektur ARM dan terintegrasi dengan modul identifikasi frekuensi radio RC522 dipilih sebagai objek uji. Gambar 9 menunjukkan diagram pengoperasian kendaraan sebenarnya setelah meletakkan garis panduan dan memberi label. Pengujian menunjukkan bahwa kendaraan dapat menyelesaikan tugas pengiriman seperti yang diharapkan. Gambar 10 menunjukkan metode panduan penulisan instruksi tindakan ke dalam tag. AGV menyelesaikan tindakan seperti akselerasi dan deselerasi dengan menjalankan instruksi di tag. Karena informasi perintah internal dari tag tanah telah ditentukan setelah penempatan, kendaraan hanya dapat menyelesaikan tindakan tetap tertentu ketika melewati setiap tag. Metode bimbingannya relatif sederhana dan memiliki fleksibilitas yang buruk.

Pilih stasiun awal dan stasiun target yang berbeda untuk digabungkan, yang mewakili tugas penjadwalan yang berbeda. Di C++6.0, hasil setiap operasi ditunjukkan pada Gambar 11. 10 digit pertama dari setiap instruksi tindakan adalah kode tag elektronik, dan dua digit terakhir Bit menunjukkan tindakan yang dilakukan oleh AGV pada tag.

Rute mengemudi Tugas 1 dan 2 masing-masing adalah 20→22→24, 20→22→21→18. AGV telah melewati label 4610012200. Tidak ada instruksi yang sesuai dengan label ini di Tugas 1. AGV tidak menjalankan instruksi apa pun di sini. Jalur 22 terus lurus dan memasuki jalur 24; perintah yang sesuai dengan label ini di tugas 2 adalah 461001220002, dan dua digit terakhir '02' menunjukkan bahwa AGV mundur dan berbelok ke kanan di sini, memasuki baris 21 dari baris 22. Perbandingan menunjukkan: AGV hanya mengeksekusi instruksi pada tag yang memenuhi kondisi eksekusi instruksi tindakan.

Rute mengemudi tugas 3 dan 4 masing-masing adalah 24→21→16→14, 24→21→18. Semua AGV melewati label 4722012100. Dalam tugas 3, perintah AGV yang sesuai pada label ini adalah 472201210002, dan dua digit terakhir '02' mewakili AGV mundur dan berbelok ke kanan di sini, dan memasuki jalur 16 dari jalur 21; perintah yang sesuai dengan label ini pada tugas 4 adalah 472201210001, dan dua digit terakhir '01' menunjukkan bahwa AGV mundur dan berbelok ke kiri di sini, dan memasuki jalur 18 dari jalur 21. Perbandingan menunjukkan: AGV dapat menjalankan instruksi berbeda pada label yang sama saat menyelesaikan tugas yang berbeda, sehingga meningkatkan fleksibilitas berkendara.

4 Ringkasan

Artikel ini menggunakan tag elektronik sebagai identifikasi lokasi, dan instruksi tindakan dihasilkan oleh algoritma sesuai dengan tugas tertentu dan disimpan dalam sistem kendali kendaraan, sehingga kendaraan dapat menjalankan instruksi tindakan yang berbeda ketika melewati tag elektronik yang sama selama tugas yang berbeda, menggantikan tradisional Dalam metode navigasi, rute mengemudi ditetapkan dan instruksi yang dijalankan pada label bersifat tunggal. Metode ini memecahkan masalah panduan kendaraan di jalur yang rumit, meningkatkan fleksibilitas berkendara dan pemanfaatan label, serta memiliki nilai penerapan tertentu.