RFID texnologiyasına əsaslanan avtomatik idarə olunan avtomobilin yerləşdirilməsi və bələdçi dizaynının ətraflı izahı

0 Ön söz

AGV (avtomatik idarə olunan avtomobil) obyektlərinin idarə edilməsi üçün rəhbərlik və yerləşdirmə əsas tədqiqat hissələridir. Tez-tez istifadə olunan bələdçi üsullarına maqnit bələdçiliyi [1], vizual bələdçilik [2], lazer bələdçiliyi [3] və s. daxildir. Mövqeləşdirmə metodlarına QR kodu yerləşdirmə [4], RFID radio tezliyinin identifikasiyası yerləşdirmə [5], ultrasəs yerləşdirmə və s. çirkləndirmək asan deyil, səs və işığa müdaxilə etmir. Buna görə də, RFID texnologiyasını birləşdirən maqnit istiqamətləndirici AGV-lər avtomatlaşdırılmış istehsal və nəqliyyatda geniş istifadə olunur.

Bir çox alim maqnit rəhbərliyində RFID texnologiyası üzərində araşdırma aparmışdır. Gu Jiawei və başqaları. [6] teq nömrələrini və hərəkətə nəzarət parametrlərini elektron teqlərə yazaraq AGV naviqasiyasını həyata keçirdi. Li Ji [7] RFID yardımlı yerləşdirmədən istifadə etdi və avtomobilin dönməsi, park edilməsi və digər hərəkətləri tamamlamaq üçün üfüqi maqnit zolaqlarından istifadə etdi. Luo Yujia [8] AGV fırlanma hərəkəti rejimini düzəltdi və 90° və 180° dönmələrə nail olmaq üçün etiket məlumatından istifadə etdi.

Yuxarıda qeyd olunan ədəbiyyatların əksəriyyəti elektron etiketlərdə fəaliyyət təlimatlarını yazır. Saxlanılan tək təlimat məlumatı sayəsində etiketdən istifadə nisbəti aşağıdır. Faktiki yol mürəkkəb olduqda, daha çox teq təşkil edilməlidir ki, bu da yolun planlaşdırılması və bələdçiliyi üçün əlverişli deyil. Əvvəlki tədqiqatlara əsaslanaraq, bu məqalə mürəkkəb yollar altında AGV-nin rəhbərlik problemini həll etmək məqsədi daşıyır və nəqliyyat vasitəsinin hərəkət əmri alqoritmini təklif edir. Fəaliyyət əmrləri planlaşdırma tapşırığına uyğun olaraq yaradılır və avtomobilin idarəetmə sistemində saxlanılır. Teqlər yalnız avtomobilin Sürmə çevikliyini təkmilləşdirmək üçün yer identifikasiyası kimi istifadə olunur.

1. Sürücülük xəritəsinin modelləşdirilməsi

1.1 Xəritənin tərkibi

Xəritə Şəkil 1-də göstərildiyi kimi istiqamətləndirici maqnit zolaqlarından və iş stansiyalarından ibarətdir. İkisi müvafiq olaraq xətlər və düzbucaqlılarla təmsil olunur. g iş yerini ifadə edir, kəmiyyət h-dir və o, (1) düsturuna uyğun nömrələnir (şəkildəki kiçik düzbucaqlının sağ tərəfindəki rəqəm), onda iş stansiyası dəsti G = {g1, g2, g3,..., gh} kimi ifadə edilə bilər. l xətti təmsil edir və rəqəm n-dir. Müəyyən edilmişdir ki, üfüqi və şaquli xətt nömrələri müvafiq olaraq cüt və tək ədədlərlə təmsil olunmalı və (2) düsturuna (şəkildəki dairələrdəki rəqəmlər) uyğun olaraq nömrələnməlidir. Xətt dəsti L={l1, l2,..., ln}-dir.

Bu maddənin tətbiqi ssenarisinə əsasən, AGV-nin iş stansiyasına daxil olarkən çəngəl irəli getdiyi hallar istisna olmaqla, geriyə doğru hərəkət etməsi, xətlərin kəsişmələrində və iş stansiyasına daxil olduqda isə sürətini azaltması nəzərdə tutulur.

1.2 Elektron etiket tərtibatı

1.2.1 İş stansiyalarına aid etiketlərin yerləşdirilməsi

Şəkil 2-də pi1, pi2,..., pi7 elektron etiketin mövqeyini təmsil edir. Şəkil 2(a) AGV-nin düz getdiyini və soldan iş stansiyasına girdiyini göstərir. Pi3, pi5, pi4 və pi7-də müvafiq olaraq yavaşlama, tərs hərəkətdən irəliyə, irəliyə, sağa dönməyə və dayanmağa dəyişmək nəzərdə tutulur. Şəkil 2(b) AGV-nin geri çəkilməsini və iş stansiyasından çıxmaq üçün sola dönməsini göstərir. Düz geri çəkilir, geri çəkilir və sola dönür və müvafiq olaraq pi7, pi6 və pi1-də sürətlənir. AGV-nin iş stansiyasının sağ tərəfindən giriş və çıxışı onun sol tərəfdən giriş və çıxışına bənzəyir. Pik-i Şəkil 2-də göstərildiyi kimi düzülmüş iş stansiyası gi ilə əlaqəli k-ci etiket (k∈{1, 2,...,7}) kimi təyin edin. Onun tərkibi S1 matrisi ilə aşağıdakı şəkildə təmsil olunur:

1.2.2 Xətt etiketinin tərtibatı

Hər xəttin hər iki ucuna iki elektron etiket qoyun. Sja lj sətirində a-ci etiketi təmsil edir, a={1, 2, 3, 4}. Müəyyən edilir ki, Sj1, Sj2, Sj3 və Sj4 koordinat oxunun müsbət istiqaməti boyunca lj üzərində ardıcıl düzülür və Sj1 və Sj4 arasındakı xətt seqmenti lj xəttinin diapazonudur. Avtomobil digər xətlərə daxil olmaq üçün Sj1 və Sj4-də dönmə təlimatlarını yerinə yetirir və lj-ə girərkən sürətləndirmək və lj-dən çıxanda yavaşlama üçün Sj2 və Sj3-də sürətləndirmə və ya yavaşlama təlimatlarını yerinə yetirir. Bütün sətirlərdəki etiketlər (4) tənliyində göstərilən S2 matrisi ilə təmsil olunur. Yekun xəritədəki bütün etiketlərin düzülüşü Şəkil 3-də göstərilmişdir.

2. Fəaliyyət təlimatı alqoritmi

Əvvəlcə teqləri kodlaşdırın, sonra planlaşdırma yoluna uyğun olaraq hər bir teq keçmə qaydasını müəyyənləşdirin və nəhayət, etiketin çeşidlənməsi əsasında fəaliyyət təlimatları yaradın.

2.1 Elektron etiket kodlaşdırması

Kodlaşdırmaelektron etiketin formatı Şəkil 4-də göstərilmişdir, burada x və y xəritədəki etiketin koordinatlarını təmsil edir, 'pro' atributunu, yəni avtomobilin etiketdə yerinə yetirə biləcəyi fəaliyyət təlimatlarının növünü, 'sətir' xətti təmsil edir və 'otur' Müvafiq iş stansiyasının nömrəsini göstərir. Xəttdə AGV-nin sürmə rejiminə uyğun olaraq, 'pro' Sj1 və Sj4 biti '01', bu, fırlanma deməkdir və 'pro' Sj2 və Sj3 biti '02', bu da sürətlənmə və yavaşlama deməkdir. Sja-nın “xətt” biti j sətir nömrəsidir, “oturmaq” biti isə sıfırla təmsil olunur. 'pro' pik etiketinin biti Cədvəl 1-də AGV-nin stansiyaya girib-çıxma üsuluna uyğun olaraq göstərilmişdir. 'xətt' bit pi1-in yerləşdiyi sətir nömrəsidir və 'sit' bit onunla əlaqəli stansiya nömrəsidir.

2.2 Yolun qurulması və seçilməsi

Onların arasında w yolu, ədədi isə m-dir (m≥m0). Onda bütün yollardan ibarət matris W = [w1, w2,..., wm]T kimi ifadə edilə bilər. ltx wt yolunun x-ci xəttini təmsil edir, burada wt={lt1, lt2,…, ltx,…}, t∈{1, 2,…, m}, ltx∈L, t-ci yola daxil olan xətti fərz etsək Ən böyük ədəd n1, onda W m×n1 sifariş matrisidir. Xətlərin sayı n1-dən azdırsa, qeyri-kafi hissə 0, yol matrisi isə (6) tənliyi ilə təmsil olunur:

2.3 Planlaşdırma yolu etiketinin çeşidlənməsi üsulu

Hər hansı iki bağlı sətirdəki etiketlər üçün birinci və ikinci sətirlər müvafiq olaraq lu və lv ilə təmsil olunur. Lu üzərindəki etiketlər Su1, Su2, Su3 və Su4, lv-dəki etiketlər isə Sv1, Sv2, Sv3 və Sv4-dür. r0 lu-dan lv-ə qədər etiket ardıcıllığını təmsil edir. Tutaq ki, Su1-in koordinatları (x1, y1), Sv1-in koordinatları isə (x2, y2)-dir. İki koordinatı müqayisə edərək, lu və lv arasındakı nisbi mövqe əlaqəsini çıxarmaq olar:

Birinci hal: x1》x2, y1》y2, Şəkil 5(a) və Şəkil 5(b)-də göstərildiyi kimi, r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}.

İkinci hal: x1》x2, y1》y2, əgər lu tək ədəddirsə, r0={Su1, Su2, Su3, Su4, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}, Şəkil 5(c)-ə uyğundur; əks halda r0={Su4 , Su3, Su2, Su1, Sv1, Sv2, Sv3, Sv4}, Şəkil 5(d)-ə uyğundur. Eyni şəkildə, digər hallarda r0 elementlərinin düzülüşü haqqında nəticə çıxarmaq olar.

wβ yolu üçün əvvəlcə (4) tənliyinə uyğun olaraq hər bir sətirdəki etiketləri seçin və sonra onları yoldakı hər bir etiketdən nəqliyyat vasitələrinin keçdiyi ardıcıllıqla düzün. Addımlar aşağıdakı kimidir:

(1) lβ1 və lβ2-ni müvafiq olaraq birinci və ikinci sətirlər hesab edin və koordinat əlaqəsinə əsasən onların mövqe əlaqəsini təyin edin. İki sətir etiketi çeşidləmə qaydalarına görə çeşidləyin və çeşidlənmiş nəticələri r1 massivinə qoyun;

(2) lβ2 və lβ3-ü sıralama üçün müvafiq olaraq birinci və ikinci sətirlər kimi qəbul edin və lβ3 etiketinin çeşidləmə nəticəsini r1 massivinə əlavə edin;

(3) lβ3, lβ4, lβ4, lβ5,..., jsj3-t6-s1.gif sətirləri üçün etiketləri (2) addımına oxşar şəkildə yerləşdirin.

r1-də lj1 və lj2-dən keçməmiş teqləri AGV-nin iş stansiyasına girib-çıxma üsuluna uyğun olaraq silin. Bu zaman r1-də elementlərin sayı b1 ilə təmsil olunur.

2.4 Fəaliyyət təlimatları

Fəaliyyət əmrinin formatı Şəkil 6-da göstərilmişdir. İlk 5 rəqəm elektron etiket kodu və 'ins' bit ilk 5 rəqəmə uyğun gələn etiketdə AGV tərəfindən yerinə yetirilən hərəkət əmridir. Cədvəl 2-də göstərildiyi kimi kod funksiyasına görə kodlaşdırılır. AGV başlanğıc stansiyası gs-dən hədəf stansiya ge getdikdə, stansiyadan çıxmaq, yolda hərəkət etmək və stansiyaya daxil olmaq ardıcıllığı ilə hərəkət edir. RFID oxuyucusu yer etiketi məlumatını oxumağa davam edir və onu avtomobilin idarəetmə sisteminə ötürür. Planlaşdırma tapşırığını yerinə yetirmək üçün şərtlərə uyğun olaraq təlimatları ardıcıl olaraq yerinə yetirin. Şərt odur ki, hazırda oxunan etiket məlumatı icra ediləcək təlimatın teq kodlaşdırma biti ilə uyğundur.

2.4.1 Stansiyadan çıxış əmri

R1 iş stansiyasının fəaliyyət təlimatları toplusunu təmsil edir. AGV stansiyadan sol tərəfdən çıxırsa, '00', '01' və '05' etiketdən sonra müvafiq olaraq 'pro' bitləri '09', '08' və '03' S1-in S cərgəsində, əks halda '00', '02' və '05' müvafiq olaraq 'pro' bitlər '09', '08' və '07' S1-in S cərgəsində və onları 1-ci, 2-ci kimi istifadə edinardıcıllıqla R1-də nd və 3-cü. fəaliyyət təlimatları.

2.4.2 Yol hərəkəti təlimatları

Fəaliyyət təlimatlarını 'pro' müvafiq olaraq r1-də b1 teqləri üçün bit. R2 yol hərəkəti təlimat dəstini təmsil edir və Şəkil 7 onun mühakimə prosesini göstərir.

2.4.3 İş stansiyasına giriş hərəkəti əmri

R3 iş stansiyasının fəaliyyət təlimatları toplusunu təmsil edir. AGV iş stansiyasına soldan daxil olur və '06', '07' və '04' müvafiq olaraq '05', '07', '06' və '09'nin etiket kodlarından sonra; 'pro' S1-in e sətirinin mövqeyi. , '08'; əks halda, '06', '07', '03', '08' müvafiq olaraq '05', '03', '04' və '09' cərgədə. Və ardıcıl olaraq R3-də 1-ci, 2-ci, 3-cü və 4-cü təlimatlar kimi.

3. Test nəticələri və təhlili

Sınaq üçün 12, 13, 17 və 18-ci stansiyaları seçin. Etiketin kodlaşdırılması Şəkil 8-də göstərilmişdir. İlk iki rəqəm x koordinatıdır, 3-cü-4-cü rəqəmlər y koordinatıdır, 5-6-cı rəqəmlər atributları, 7-8-ci rəqəmlər onların yerləşdiyi sətir nömrələri, son iki rəqəm isə onunla əlaqədardır. Stansiya nömrəsi.

Avtomobilin hərəkət əmri proqramı VC++6.0-da yazılmış və sınaq obyekti kimi ARM arxitekturasına əsaslanan və RC522 radiotezlik identifikasiyası modulu ilə inteqrasiya olunmuş model avtomobil seçilmişdir. Şəkil 9-da bələdçi xətlərin çəkilməsindən və etiketlərin qoyulmasından sonra avtomobilin faktiki əməliyyat diaqramı göstərilir. Test göstərir ki, avtomobil dispetçerlik tapşırığını gözlənildiyi kimi yerinə yetirə bilər. Şəkil 10, etiketə hərəkət təlimatlarının yazılması üçün təlimat metodunu göstərir. AGV, etiketdəki təlimatları yerinə yetirərək sürətləndirmə və yavaşlama kimi hərəkətləri tamamlayır. Yer etiketlərinin daxili əmr məlumatı yerləşdirildikdən sonra müəyyən edildiyi üçün, avtomobil hər bir etiketdən keçərkən yalnız müəyyən sabit hərəkəti tamamlaya bilər. Rəhbərlik metodu nisbətən sadədir və zəif çevikliyə malikdir.

Müxtəlif planlaşdırma tapşırıqlarını təmsil edən birləşdirmək üçün müxtəlif başlanğıc stansiyaları və hədəf stansiyaları seçin. C++ 6.0-da hər bir əməliyyatın nəticələri Şəkil 11-də göstərilmişdir. Hər bir hərəkət təlimatının ilk 10 rəqəmi elektron teq kodlarıdır, sonuncu ikisi isə AGV-nin teqdə yerinə yetirdiyi hərəkəti göstərir.

Tapşırıq 1 və 2-nin hərəkət marşrutları müvafiq olaraq 20→22→24, 20→22→21→18-dir. AGV 4610012200 etiketini keçdi. Tapşırıq 1-də bu etiketə uyğun heç bir təlimat yoxdur. AGV burada heç bir təlimatı yerinə yetirmir. 22-ci xətt düz davam edir və 24-cü sətirə daxil olur; 2-ci tapşırıqda bu etiketə uyğun gələn əmr 461001220002 və son iki rəqəm '02' AGV-nin 22-ci sətirdən 21-ci sətirə daxil olaraq ehtiyat nüsxəsini çıxardığını və düz burada döndüyünü göstərin. Müqayisə göstərir: AGV yalnız hərəkət təlimatının icra şərtlərinə cavab verən etiketdə təlimatı yerinə yetirir.

3 və 4-cü tapşırıqların hərəkət marşrutları müvafiq olaraq 24→21→16→14, 24→21→18-dir. AGV-lərin hamısı 4722012100 etiketindən keçdi. 3-cü tapşırıqda AGV-nin bu etiketdəki müvafiq əmri 472201210002 və son iki rəqəm '02' təmsil edir AGV arxaya qalxır və düz burada dönür və 21-ci sətirdən 16-cı sətirə daxil olur; 4-cü tapşırıqda bu etiketə uyğun gələn əmr 472201210001 və son iki rəqəm '01' AGV-nin arxaya qalxdığını və burada sola döndüyünü və 21-ci sətirdən 18-ci sətirə daxil olduğunu göstərir. Müqayisə göstərir: AGV müxtəlif tapşırıqları yerinə yetirərkən eyni etiketdə müxtəlif təlimatları yerinə yetirə bilər, sürmə çevikliyini artırır.

4 Xülasə

Bu məqalədə yerin identifikasiyası kimi elektron etiketlərdən istifadə olunur və hərəkət təlimatları xüsusi tapşırıqlara uyğun olaraq alqoritmlər tərəfindən yaradılır və nəqliyyat vasitəsinin idarəetmə sistemində saxlanılır ki, nəqliyyat vasitəsi müxtəlif tapşırıqlar zamanı eyni elektron etiketi keçərkən müxtəlif hərəkət təlimatlarını yerinə yetirə bilsin, ənənəvi naviqasiya metodunda sürücülük marşrutu sabitdir və etiketdə yerinə yetirilən təlimatlar təkdir. Bu üsul mürəkkəb yollar altında avtomobilin idarə edilməsi problemini həll edir, sürmə çevikliyini və etiketdən istifadəni yaxşılaşdırır və müəyyən tətbiq dəyərinə malikdir.