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CN105204462AAgv生产调度系统中agv数量与工作任务的匹配方法[caired.com-彩红网3D模型下载CG模型平面素材专利检索网站源码]

本发明为一种AGV生产调度系统中AGV数量与工作任务的匹配方法。多轨道交互式的AGV生产系统存在多个工作台、多个AGV和多条运行轨道,生产过程中的各种信息实时进行交互。每个AGV在运行过程当中根据即时的系统状态选择当前的工作任务和运行路线。系统的复杂性和AGV决策的即时性使得难以预先将AGV的数量和工作任务进行合理的匹配。采用本方法可以预先模拟系统运行状态,可以在一定的工作任务下预先确定需要的AGV数量,也可以在一定的AGV数量下确定能够承担的最大工作任务,同时还可以在一定的AGV数量和工作任务下,预先确定需要的工作时间,从而将工作任务和AGV的数量进行合理匹配。
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技术领域

[0001] 本发明涉及采用多Agent方法对多轨道、交互式AGV生产调度系统的模拟,以使得 工作任务与AGV数量相互匹配的方法。属于AGV生产调度技术领域。

背景技术

[0002] 无人搬运车(AutomatedGuidedVehicle,简称AGV)是装备有电磁或光学等自动 引导装置、能够沿规定的引导路径行进、具有安全保护以及各种移载功能的运输车辆。AGV 在工业应用中不需要驾驶员,以可充电的蓄电池作为其动力来源,透过计算机系统来控制 其行进路线和行为。通常利用电磁轨道来设立AGV的行进路线。电磁轨道贴在地板上,AGV 则依循电磁轨道所带来的信息进行移动与动作。AGV系统与其他的物流输送系统相比,具有 环境的适应性强、布局柔性高、方便维护、自动化程度、便于维护等优点,对提高生产效率、 降低生产成本从而加速企业发展有着重要意义。

[0003] 单台AGV的简单系统的活动范围和作业能力是有限的,随着工厂自动化规模日益 扩大,已不能满足提高自动化系统生产效率的要求。目前AGV系统大都是由多台AGV构成 的多轨道、交互式系统。这类系统通常由一个装载台,一个卸载台,多个工作台和多个AGV 等待区构成,上述四类装置之间有固定的电磁轨道相连。工作任务下达后,由多台AGV分别 将待加工的部件由装载台运送到相应的工作台进行加工。加工完成后,再由AGV将加工好 的部件由工作台运送到卸载台,以便进行产品的封装处理。由于多AGV在同一时间和空间 内同时运行,形成了一个离散事件的动态系统,进而导致了一系列的管理难题。目前对AGV 系统的研究主要集中在路经规划、任务调度和冲突处理三个方面。这些研究都是针对系统 某一方面的问题展开,然而由于系统的复杂性、离散性和即时性,系统的总体特征规律尚难 以获取。因此,现有研究尚未解决AGV的数量和工作任务的匹配问题。即对于特定系统,在 一定的工作任务下达后,需要多少台AGV可以按时完成任务;或在一定的AVG数量和工作时 间要求下,最多能够产程多少工作任务。上述问题的存在给企业生产计划的制定带来很大 困难。同时,由于AGV价格昂贵,购置多余的AGV也给企业增加了大量的生产成本。

发明内容

[0004] 本发明的目的是采用多Agent仿真理论对多轨道、交互式AGV生产调度系统进行 仿真模拟,通过在特定的系统参数下模拟系统运行状态,获取特定系统状态下工作任务、 AGV数量和总工作室间等变量之间的相互关系,从而实现将工作任务和AGV的数量进行合 理匹配的目的。

[0005] 本发明是采取以下的技术方案来实现的:

[0006] 基于多Agent仿真的多轨道、交互式AGV生产调度系统中AGV数量与工作任务匹 配的方法,其步骤如下:

[0007] (1)对AGV生产调度系统的设施布局进行测量,获取系统内部各装置的具体信息。

[0008] (2)采用多Agent仿真理论,根据步骤⑴测量获取的数据,建立AGV调度系统仿 真模型,模拟生产过程中各装置的位置和AGV的运行规则。

[0009] (3)对任意生产任务,运行步骤(2)所建立的仿真模型,得到不同AGV数量下完成 该生产任务所需的工作时间。根据获得的数据,得到生产任务、AGV数量和工作时间的匹配 关系。必要时重复运行多次,得到三者之间的统计规律。

[0010] (4)根据步骤(3)所获得的规律,将工作任务和AGV数量进行匹配。

[0011] 前述的基于多Agent仿真的多轨道、交互式AGV生产调度系统AGV数量与工作任 务匹配方法,其特征在于AGV调度系统仿真模型根据对AGV生产调度系统的设施布局进行 测量得到具体信息建立。

[0012] 前述的基于多Agent仿真的多轨道、交互式AGV生产调度系统AGV数量与工作任 务匹配方法,其特征在于采用多主体仿真方法对AGV调度系统的整个运行过程进行模拟。

[0013] 前述的基于多Agent仿真的多轨道、交互式AGV生产调度系统AGV数量与工作任 务匹配方法,其特征在于对AGV的建模给予多Agent思想,即将每个AGV看作独立决策的离 散单元,在系统运行的过程中每个AGV按照自己的行动规则做出行动决策,从而总是可以 为系统找出至少一个可行解。

[0014] 前述的基于多Agent仿真的多轨道、交互式AGV生产调度系统AGV数量与工作任 务匹配方法,其特征在于通过模拟系统运行的整个过程,得到工作任务、机器人数量和工作 时间之间的相互关系。

[0015] 本发明的原理具体叙述如下:

[0016] 一、技术方案的第一部分:系统的固定装置主要包括一个装载台、一个卸载台、多 个工作台、多个AGV等待区、以及连接这些固定装置的电磁轨道。另外系统还包括多个可移 动的AGV。对系统进行测量需要获取的数据包括以下几类:

[0017] 第一,装载台、卸载台、工作台、AGV等待区等固定装置两两之间的电磁轨道长度。

[0018] 第二,AGV在装载台、卸载台、工作台进行装载、卸载工作需要的时间和每个工作台 的加工时间。

[0019] 第三,AGV的运行速度和遇到障碍物时进行规避的反应时间。

[0020] 二、技术方案的第二部分:根据上一部分多获得的数据,采用多Agent仿真方法对 AGV生产调度系统进行建模,对系统的运行过程进行模拟。建模的过程分为以下几步: [0021] 第一,根据装载台、卸载台、工作台、AGV等待区、电磁轨道等固定装置的相对位置, 在系统中生成工作场所的模拟环境。

[0022] 第二,生成一定数量的AGV,并为AGV设定运行规则。

[0023] 对于任意空闲的AGV,当接到指令将一定数量的工件从固定装置A运送到固定装 置B时,所采取的行动规则如下:

[0024] 〈1>路线计算。AGV计算自身位置到固定装置A的最短路线,以及固定装置A到固 定装置B的最短路线。

[0025] 〈2>移动、装载与卸载。AGV根据步骤〈1>的计算结果,首先由自身位置运动到固 定装置A,然后进行装载作业;装载完成后,再由固定装置A移动到固定装置B,然后进行卸 载作业。

[0026] 〈3>规避碰撞。AGV在移动过程中,实时对沿轨道向前延伸2米处所有可能通路的 占用情况进行探测。如轨道被占用,则停止移动并等待3-5秒后进行继续向前运动。为防 止两个以上AGV的相互等待陷入死循环,等待时间为3-5秒之间的一个随机数。

[0027] 对于任意空闲的AGV,当没有接到工作指令且不在等待区时,所采取的行动规则如 下:

[0028] 〈1>路线计算。AGV计算自身位置到所有可用等待区的最短路线。

[0029] 〈2>移动到等待区。AGV根据步骤〈1>计算出的计算结果,移动到距离最近的等待 区进彳丁等待。

[0030] 第三,建立系统的任务分配机制。系统任务由两种装置触发,一个是装载台,一个 是工作台。当装载台或任意一台工作台不为空时,即触发任务分配机制。

[0031] 装载台的任务触发机制如下:

[0032] 〈1>当装载台的状态不为空时,装载台首先根据工件种类对工作台进行匹配,然后 在匹配的工作台中搜寻是否有空闲的工作台;如果有空闲的工作台,则进入对AGV的选择 和任务指派程序。如果没有空闲的工作台,则等待匹配工作台完成加工作业。

[0033] <2>AGV的选择和任务指派。计算当前没有作业的每一个AGV到装载台装载工件并 运送到每一个工作台的最短路径及相应的作业时间。将作业任务指派给相应作业时间最短 的AGV,并给该AGV发送指令。

[0034] 工作台的任务触发机制如下:

[0035] 〈1>当工作台状态不为空,且已完成加工作业时,进入AGV的选择和任务指派程 序。

[0036] <2>AGV的选择和任务指派。计算当前没有作业任务的每一个AGV移动到相应工作 台装载工件,并将工件运送到卸载台的最短路径及相应的作业时间。将作业任务指派给相 应作业时间最短的AGV,并给该AGV发送指令。

[0037] 三、技术方案的第三部分:采用仿真软件Netlogo实现对上述模型的编程工作。然 后在不同的生产任务和AGV数量下反复运行上述模型,得到生产任务、AGV数量和完成生产 任务所需时间的相互关系。设所需加工的工件数量为N,AGV数量为n,完成生产任务所需 的平均时间为T(N,n),将反复运行上述模型得到的数据列入下表。

[0038] 表1生产任务、AGV数量和生产时间关系表

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