0 引言

　　對于物件搬運AGV(自動導引車)，導引和定位是其關鍵研究部分。常用的導引方式有磁導引[1]、視覺導引[2]、激光導引[3]等，定位方式有二維碼定位[4]、RFID射頻識別定位[5]、超聲波定位等，其中磁導引磁條鋪設方便、路徑變更容易，射頻識別不易污染、對聲光無干擾，因此集成RFID技術的磁導引AGV在自動化生產(chǎn)運輸中的應用廣泛。

　　針對磁導引中的RFID技術，已有諸多學者進行研究。顧佳煒等人[6]通過在電子標簽中寫入標簽編號和運動控制參數(shù)實現(xiàn)AGV導航。李季[7]采用RFID輔助定位并借助橫向磁條的方式完成車輛轉彎、停車等動作。羅雨佳[8]將AGV轉彎動作模式固定，利用標簽信息實現(xiàn)轉彎90°和180°。

　　上述文獻大多是把動作指令寫在電子標簽內，由于保存的指令信息單一，標簽利用率低，當實際路徑復雜時需布置更多標簽，不利于路徑規(guī)劃和導引。本文在前人研究基礎上，以解決復雜路徑下AGV的導引問題為目標，提出一種車輛動作指令算法，根據(jù)調度任務生成動作指令并保存在車載控制系統(tǒng)，標簽僅作為位置識別以提高車輛行駛靈活性。

　　1 行駛地圖建模

　　1.1 地圖組成

　　地圖由導引磁條、工位組成，如圖1所示，二者分別用線條和矩形表示。g表示工位，數(shù)量為h，按式(1)對其編號(圖中小矩形右側數(shù)字)，則工位集合可以表示為G={g1，g2，g3，…，gh}。l表示線路，數(shù)量為n，規(guī)定橫向、縱向線路編號分別用偶數(shù)、奇數(shù)表示并按式(2)對其編號(圖中圓圈內的數(shù)字)，線路集合為L={l1，l2，…，ln}。

　　1.2.1 工位相關標簽布置

　　圖2中pi1，pi2，…，pi7表示電子標簽位置。圖2(a)為AGV直行從左側進入工位gi，規(guī)定依次在pi3、pi5、pi4、pi7處分別減速、由后退行駛變?yōu)榍斑M、前進右轉、停車。圖2(b)為AGV后退左轉出工位，依次在pi7、pi6、pi1處分別后退直行、后退左轉、加速。AGV從工位右側進、出和其從左側進、出相似。定義pik是和工位gi相關的第k個標簽(k∈{1，2，…，7})，按圖2布置，其組成用矩陣S1表示為：

　　在每條線路兩端各放置兩個電子標簽。Sja表示線路lj上的第a個標簽，a={1，2，3，4}。規(guī)定Sj1、Sj2、Sj3、Sj4在lj上依次沿坐標軸正方向布置，Sj1和Sj4之間的線段為線路lj的范圍。車輛在Sj1、Sj4處執(zhí)行轉彎指令以進入其他線路，在Sj2、Sj3處執(zhí)行加速或減速指令使其進入lj時加速，離開lj時減速。所有線路上的標簽用式(4)所示矩陣S2表示，最終地圖中所有標簽的布置情況如圖3所示。

　　首先對標簽編碼，然后根據(jù)調度路徑確定經(jīng)過每個標簽的順序，最后根據(jù)標簽排序生成動作指令。

　　2.1 電子標簽編碼

　　電子標簽編碼格式如圖4所示，其中x、y表示標簽在地圖中的坐標，‘pro’表示屬性，即車輛在標簽處可執(zhí)行的動作指令種類，‘line’表示所在線路，‘sit’表示相關工位號。根據(jù)AGV在線路上的行駛方式規(guī)定Sj1、Sj4的‘pro’位為‘01’，表示轉彎，Sj2、Sj3的‘pro’位為‘02’表示加減速。Sja的‘line’位為其所在線路編號j，‘sit’位用零表示。標簽pik的‘pro’位根據(jù)AGV進出工位方式將其用表1表示，‘line’位為pi1所在的線路編號，‘sit’位為和其相關的工位編號i。

　　對任意兩條相連接線路上標簽，第一條和第二條分別用lu、lv表示。lu上的標簽為Su1、Su2、Su3、Su4，lv上的標簽為Sv1、Sv2、Sv3、Sv4。r0表示從lu到lv經(jīng)過的標簽順序。設Su1坐標為(x1，y1)，Sv1坐標為(x2，y2)，經(jīng)過二者坐標比較可推斷出lu和lv的相對位置關系：

　　第一種情況：x1》x2，y1》y2，如圖5(a)、圖5(b)所示，r0={Su4，Su3，Su2，Su1，Sv4，Sv3，Sv2，Sv1}。

　　第二種情況：x1》x2，y1《y2，如果lu為奇數(shù)，r0={Su1，Su2，Su3，Su4，Sv4，Sv3，Sv2，Sv1}，對應圖5(c);否則r0={Su4，Su3，Su2，Su1，Sv1，Sv2，Sv3，Sv4}，對應圖5(d)。同理可推斷出其余幾種情況下的r0元素排列情況。

　　(1)將lβ1、lβ2分別視為第一條、第二條線路，根據(jù)坐標關系判斷出兩者位置關系。按照兩條線路標簽排序規(guī)則進行排序，并將排序結果放在數(shù)組r1中;

　　(2)將lβ2、lβ3分別視為第一條、第二條線路進行排序，將lβ3標簽的排序結果添加在數(shù)組r1中;

　　(3)依次對線路lβ3、lβ4，lβ4、lβ5，…，jsj3-t6-s1.gif按照類似步驟(2)的方式排列標簽。

　　根據(jù)AGV進出工位的方式刪除r1中未在lj1和lj2上經(jīng)過的標簽，此時r1中元素個數(shù)用b1表示。

　　2.4 動作指令

　　動作指令格式如圖6所示，前5位為電子標簽編碼，‘ins’位為AGV在前5位對應的標簽處執(zhí)行的動作指令，按其功能不同進行編碼，如表2所示。AGV從起始工位gs到目標工位ge過程中，按照出工位、路徑上行駛、進工位的順序行駛，RFID閱讀器持續(xù)讀取地面標簽信息并將其傳遞給車載控制系統(tǒng)，通過依次按條件執(zhí)行指令完成調度任務，條件為當前讀取的標簽信息和要執(zhí)行指令的標簽編碼位一致。

　　R1表示出工位動作指令集合。如果AGV從左側出工位，則在S1第S行‘pro’位為‘09’、‘08’、‘03’的標簽編碼后分別添加‘00’、‘01’和‘05’，否則在S1第S行‘pro’位為‘09’、‘08’、‘07’的標簽編碼后分別添加‘00’、‘02’和‘05’，并依次作為R1中第1、2、3條動作指令。

　　2.4.2 路徑動作指令

　　分別對r1中b1個標簽按‘pro’位確定動作指令。R2表示路徑動作指令集合，圖7為其判斷流程。

　　2.4.3 進工位動作指令

　　R3表示出工位動作指令集合。AGV從左側進工位，在S1第e行‘pro’位為‘05’、‘07’、‘06’、‘09’的標簽編碼后分別添加‘06’、‘07’、‘04’、‘08’;否則在該行‘pro’位為‘05’、‘03’、‘04’、‘09’的標簽編碼后分別添加‘06’、 07’、‘03’、‘08’，并依次作為R3中第1、2、3、4條指令。

　　每次執(zhí)行任務的完整指令集合用R表示，則：

　　在圖7中選擇工位12、13、17、18進行試驗。標簽編碼如圖8所示，前兩位為x坐標，第3~4位為y坐標，第5~6位表示屬性，第7~8位為其所在線路編號，最后兩位為和其相關工位編號。

　　由圖11(c)、11(d)可知任務3、4的行駛路線分別為24→21→16→14，24→21→18，AGV均經(jīng)過了標簽4722012100，任務3中AGV在該標簽對應的指令為472201210002，最后兩位‘02’表示AGV在此處后退右轉，由線路21進入線路16;任務4中在該標簽對應的指令為472201210001，最后兩位‘01’表示AGV在此處后退左轉，由線路21進入線路18。對比可得：AGV完成不同任務時在同一個標簽處能夠執(zhí)行不同的指令，增加了行駛靈活性。

　　4 總結

　　本文采取了電子標簽作為位置識別，且動作指令根據(jù)具體任務由算法生成并存儲在車載控制系統(tǒng)的方式，使得車輛在執(zhí)行不同任務過程中經(jīng)過同一電子標簽時可執(zhí)行不同的動作指令，彌補了傳統(tǒng)導航方式中行駛路線固定、在標簽處執(zhí)行指令單一的不足。該方法解決了復雜路徑下車輛的導引問題，提高了行駛靈活性和標簽利用率，具有一定的應用價值。