Shpjegim i detajuar i pozicionimit automatik të automjetit të drejtuar dhe dizajnit të drejtimit bazuar në teknologjinë RFID

0 Parathënie

Për trajtimin e objekteve AGV (autoMjet i drejtuar automatikisht), drejtimi dhe pozicionimi janë pjesët kryesore të kërkimit. Metodat e udhëzimit të përdorura zakonisht përfshijnë udhëzimin magnetik [1], udhëzimin vizual [2], udhëzimin me lazer [3], etj. Metodat e pozicionimit përfshijnë pozicionimin e kodit QR [4], pozicionimin e identifikimit të frekuencës radio RFID [5], pozicionimin me ultratinguj, etj. Midis tyre, shiritat magnetikë të udhëzimit magnetik janë të lehta për t'u vendosur, nuk janë të lehta për t'u vendosur në radio, nuk janë të lehta për t'u ndryshuar ndërhyrje me zë dhe dritë. Prandaj, AGV-të udhëzuese magnetike që integrojnë teknologjinë RFID përdoren gjerësisht në prodhimin dhe transportin e automatizuar.

Shumë studiues kanë kryer kërkime mbi teknologjinë RFID në drejtimin magnetik. Gu Jiawei etj. [6] zbatoi navigimin AGV duke shkruar numrat e etiketave dhe parametrat e kontrollit të lëvizjes në etiketat elektronike. Li Ji [7] përdori pozicionimin e asistuar nga RFID dhe përdori shirita magnetikë horizontalë për të përfunduar kthimin e automjetit, parkimin dhe veprime të tjera. Luo Yujia [8] rregulloi modalitetin e veprimit të rrotullimit AGV dhe përdori informacionin e etiketës për të arritur kthesat 90° dhe 180°.

Shumica e literaturës së sipërpërmendur shkruan udhëzime veprimi në etiketa elektronike. Për shkak të informacionit të vetëm udhëzues të ruajtur, shkalla e përdorimit të etiketës është e ulët. Kur shtegu aktual është kompleks, duhet të rregullohen më shumë etiketa, gjë që nuk është e favorshme për planifikimin dhe udhëzimin e rrugës. Bazuar në hulumtimet e mëparshme, ky punim synon të zgjidhë problemin e udhëzimit të AGV sipas shtigjeve komplekse dhe propozon një algoritëm komandimi të veprimit të automjetit. Komandat e veprimit gjenerohen sipas detyrës së planifikimit dhe ruhen në sistemin e kontrollit të automjetit. Etiketat përdoren vetëm si identifikim i vendndodhjes për të përmirësuar fleksibilitetin e drejtimit të automjetit.

1. Modelimi i hartës së drejtimit

1.1 Përbërja e hartës

Harta përbëhet nga shirita magnetikë udhëzues dhe stacione pune, siç tregohet në figurën 1. Të dy përfaqësohen përkatësisht me vija dhe drejtkëndësha. g paraqet stacionin e punës, sasia është h, dhe numërohet sipas formulës (1) (numri në anën e djathtë të drejtkëndëshit të vogël në figurë), atëherë grupi i stacionit të punës mund të shprehet si G = {g1, g2, g3,..., gh}. l përfaqëson një vijë, dhe numri është n. Është parashikuar që numrat e vijës horizontale dhe vertikale të përfaqësohen përkatësisht me numra çift dhe tek dhe të numërohen sipas formulës (2) (numrat në rrathët në figurë). Kompleti i linjës është L={l1, l2,..., ln}.

Bazuar në skenarin e aplikimit të këtij neni, përcaktohet se AGV do të lëvizë mbrapa, përveç kur piruni lëviz përpara kur hyn në stacionin e punës dhe do të ngadalësohet në kryqëzimet e linjës dhe kur hyn në stacionin e punës. faqosja e etiketave

1.2.1 Vendosja e etiketave në lidhje me stacionet e punës

Në figurën 2, pi1, pi2,..., pi7 paraqesin pozicionin e etiketës elektronike. Figura 2(a) tregon AGV që shkon drejt dhe hyn në stacionin e punës gi nga e majta. Është parashikuar të ngadalësohet përkatësisht në pi3, pi5, pi4 dhe pi7, të ndryshojë nga drejtimi i kundërt në përpara, përpara, kthesë djathtas dhe ndalesë. Figura 2(b) tregon AGV që tërhiqet dhe kthehet majtas për të dalë nga stacioni i punës. Ai tërhiqet drejt, tërhiqet dhe kthehet majtas dhe përshpejtohet në pi7, pi6 dhe pi1 respektivisht. Hyrja dhe dalja e AGV nga ana e djathtë e stacionit të punës është e ngjashme me hyrjen dhe daljen e saj nga ana e majtë. Përcaktoni pik si etiketën e k-të (k∈{1, 2,...,7}) që lidhet me stacionin e punës gi, i cili është rregulluar siç tregohet në figurën 2. Përbërja e tij përfaqësohet nga matrica S1 si:

1.2.2 Paraqitja e etiketës së linjës

2. Algoritmi i udhëzimeve të veprimit

Së pari kodoni etiketat, më pas përcaktoni rendin e kalimit të secilës etiketë sipas shtegut të planifikimit dhe në fund gjeneroni udhëzime veprimi bazuar në renditjen e etiketave.

2.1 Kodimi elektronik i etiketës

formati elektronik i etiketës së treguar

Elektronik i theksohet 4, ku x dhe y përfaqësojnë koordinatat e etiketës në hartë, 'pro' paraqet atributin, pra llojin e instruksioneve të veprimit që mund të kryejë mjeti në tai etiketon, 'linja' përfaqëson vijën dhe 'uleni' Tregon numrin përkatës të stacionit të punës. Sipas mënyrës së drejtimit të AGV në linjë, 'pro' biti i Sj1 dhe Sj4 është '01', që do të thotë kthesë, dhe 'pro' biti i Sj2 dhe Sj3 është '02', që do të thotë nxitim dhe ngadalësim. Biti 'vijë' i Sja është numri i rreshtit j, dhe biti 'ul' përfaqësohet me zero. 'pro' biti i etiketës pik është paraqitur në tabelën 1 sipas mënyrës se si AGV hyn dhe del nga stacioni. 'linja' bit është numri i linjës ku ndodhet pi1 dhe 'ulur' biti është numri i stacionit i i lidhur me të.

2.2 Vendosja dhe përzgjedhja e rrugës

Ndër to, w përfaqëson shtegun dhe numri është m (m≥m0). Atëherë matrica e përbërë nga të gjitha shtigjet mund të shprehet si W = [w1, w2,..., wm]T. ltx paraqet vijën e x-të të shtegut wt, ku wt={lt1, lt2,…, ltx,…}, t∈{1, 2,…, m}, ltx∈L, duke supozuar se vija e përfshirë në shtegun t-të Numri më i madh është n1, atëherë W është një matricë e rendit m×n1. Nëse numri i rreshtave është më i vogël se n1, pjesa e pamjaftueshme përfaqësohet me 0, dhe matrica e rrugës përfaqësohet me ekuacionin (6):

2.3 Metoda e renditjes së etiketës së shtegut të planifikimit

Për etiketat në çdo dy linja të lidhura, e para dhe e dyta përfaqësohen respektivisht nga linjat e para dhe të dyta. Etiketat në lu janë Su1, Su2, Su3 dhe Su4, dhe etiketat në lv janë Sv1, Sv2, Sv3 dhe Sv4. r0 paraqet sekuencën e etiketës nga lu në lv. Supozojmë se koordinatat e Su1 janë (x1, y1) dhe koordinatat e Sv1 janë (x2, y2). Duke krahasuar dy koordinatat, marrëdhënia e pozicionit relativ midis lu dhe lv mund të nxirret:

Rasti i parë: x1》x2, y1》y2, siç tregohet në figurën 5(a) dhe figurën 5(b), r0={Su4, Su3, Su2, S2,Sv3, Sv1}.

Rasti i dytë: x1》x2, y1》y2, nëse lu është një numër tek, r0={Su1, Su2, Su3, Su4, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}, që korrespondon me Figurën 5(c); përndryshe r0={Su4 , Su3, Su2, Su1, Sv1, Sv2, Sv3, Sv4}, që korrespondon me Figurën 5(d). Në të njëjtën mënyrë, renditja e elementeve r0 në raste të tjera mund të konkludohet.

Për shtegun wβ, fillimisht zgjidhni etiketat në secilën rresht sipas ekuacionit (4) dhe më pas renditini ato në rendin në të cilin automjetet kalojnë nëpër secilën etiketë në shteg. Hapat janë si më poshtë:

(1) Konsideroni lβ1 dhe lβ2 si rreshtat e parë dhe të dytë përkatësisht dhe përcaktoni marrëdhënien e tyre pozicionale bazuar në marrëdhënien koordinative. Renditni sipas dy rregullave të renditjes së etiketës së rreshtave dhe vendosni rezultatet e renditura në grupin r1;

(2) Trajto lβ2 dhe lβ3 si rreshtat e parë dhe të dytë përkatësisht për renditjen dhe shto rezultatin e renditjes së etiketës lβ3 në grupin r1;

(label the) lβ3, lβ4, lβ4, lβ5,..., jsj3-t6-s1.gif në një mënyrë të ngjashme me hapin (2).

Fshini etiketat në r1 që nuk kanë kaluar nëpër lj1 dhe lj2 sipas mënyrës se si AGV hyn dhe del nga puna. Në këtë kohë, numri i elementeve në r1 përfaqësohet nga b1.

2.4 Udhëzimet e veprimit

Formati i komandës së veprimit është paraqitur në figurën 6. 5 shifrat e para janë kodi i etiketës elektronike dhe 'ins' bit është komanda e veprimit e ekzekutuar nga AGV në etiketën që korrespondon me 5 shifrat e para. Kodi kodohet sipas funksionit të tij, siç tregohet në tabelën 2. Kur AGV udhëton nga stacioni fillestar gs në stacionin e synuar ge, ai udhëton në rendin e daljes nga stacioni, udhëtimit në shteg dhe hyrjes në stacion. Lexuesi RFID vazhdon të lexojë informacionin e etiketës së tokës dhe ia transmeton atë sistemit të kontrollit të automjetit. Ekzekutoni udhëzimet në mënyrë sekuenciale sipas kushteve për të përfunduar detyrën e planifikimit. Kushti është që informacioni i etiketës që lexohet aktualisht të jetë në përputhje me bitin e kodimit të etiketës së udhëzimit që do të ekzekutohet.

2.4.1 Komanda e veprimit të daljes nga stacioni

R1 përfaqëson grupin e udhëzimeve të veprimit të stacionit të punës. Nëse AGV del nga stacioni nga e majta, shtoni '00', '01' dhe '05' përkatësisht pas kodimit të etiketës me 'pro' pjesë të '09', '08' dhe '03' në rreshtin S të S1, ndryshe Shto '00', '02' dhe '05' përkatësisht pas kodimit të etiketave 'pro' bitet janë '09', '08' dhe '07' në rreshtin S të S1 dhe përdorni ato si 1, 2 dhe 3 në R1 me radhë. udhëzimet e veprimit.

2.4.2 Udhëzimet e veprimit të rrugës

Përcaktoni udhëzimet e veprimit sipas 'pro' bit për etiketat b1 në r1 përkatësisht. R2 përfaqëson grupin e udhëzimeve të veprimit të rrugës dhe Figura 7 tregon procesin e tij të gjykimit.

2.4.3 Komanda e veprimit për hyrjen në stacionin e punës

R3 përfaqëson grupin e udhëzimeve të veprimit të stacionit të punës.. AGV hyn në stacionin e punës nga e majta dhe shton '06', '07', dhe '04' përkatësisht pas kodeve të etiketës së '05', '07', '06', dhe '09' në 'pro' pozicioni i rreshtit e të S1. , '08'; përndryshe, shtoni '06', '07', '03', '08' përkatësisht pas kodimit të etiketës së '05', '03', '04', dhe '09' në rresht. Dhe radhazi si udhëzimet 1, 2, 3 dhe 4 në R3.

3. Rezultatet dhe analizat e testit

Zgjidhni stacionet 12, 13, 17 dhe 18 për testim. Kodimi i etiketës është paraqitur në figurën 8. Dy shifrat e para janë koordinata x, shifrat nga 3 deri në 4 janë koordinata y, shifrat nga 5 deri në 6 përfaqësojnë atributet, shifrat 7 deri në 8 janë numrat e rreshtave ku ndodhen dhe dy shifrat e fundit lidhen me të. Numri i stacionit.

Programi i komandës së veprimit të automjetit u shkrua në VC++6.0 dhe një makinë model e bazuar në arkitekturën ARM dhe e integruar me modulin e identifikimit të frekuencës radio RC522 u zgjodh si objekt testimi. Figura 9 tregon diagramin aktual të funksionimit të automjetit pas vendosjes së linjave udhëzuese dhe vendosjes së etiketave. Testi tregon se automjeti mund të kryejë detyrën e dërgimit siç pritej. Figura 10 tregon metodën udhëzuese të shkrimit të udhëzimeve të veprimit në etiketë. AGV përfundon veprime të tilla si nxitimi dhe ngadalësimi duke ekzekutuar udhëzimet në etiketë. Meqenëse informacioni i komandës së brendshme të etiketave tokësore është përcaktuar pas vendosjes, automjeti mund të kryejë vetëm një veprim të caktuar fiks kur kalon çdo etiketë. Metoda e udhëzimit është relativisht e thjeshtë dhe ka fleksibilitet të dobët.

Zgjidhni stacione të ndryshme fillestare dhe stacione të synuara për t'u kombinuar, duke përfaqësuar detyra të ndryshme planifikimi. Në C++6.0, rezultatet e secilit operacion tregohen në Figurën 11. 10 shifrat e para të çdo instruksioni veprimi janë kodet e etiketave elektronike dhe dy të fundit Biti tregon veprimin e kryer nga AGV në etiketë.

Rrugët e drejtimit të detyrave 1 dhe 222 janë → 20 20 → 20 → 20 →20 përkatësisht. AGV ka kaluar etiketën 4610012200. Nuk ka asnjë instruksion që korrespondon me këtë emërtim në detyrën 1. AGV nuk ekzekuton asnjë udhëzim këtu. Rreshti 22 vazhdon drejt dhe hyn në rreshtin 24; komanda që i korrespondon kësaj etikete në detyrën 2 është 461001220002, dhe dy shifrat e fundit '02' tregoni që AGV mbështetet dhe kthehet djathtas këtu, duke futur rreshtin 21 nga rreshti 22. Krahasimi tregon: AGV ekzekuton vetëm udhëzimet në etiketën që plotëson kushtet e ekzekutimit të udhëzimit të veprimit.

Rrugët e drejtimit të detyrave 3 dhe 4 janë respektivisht 2611→24,→→ AGV-të kaluan të gjitha përmes etiketës 4722012100. Në detyrën 3, komanda përkatëse e AGV-së në këtë etiketë është 472201210002, dhe dy shifrat e fundit '02' përfaqësojnë AGV-në back up dhe kthehet drejtë këtu, dhe hyn në rreshtin 16 nga rreshti 21; komanda që i korrespondon kësaj etikete në detyrën 4 është 472201210001, dhe dy shifrat e fundit '01' tregoni që AGV mbështetet dhe kthehet majtas këtu dhe hyn në rreshtin 18 nga rreshti 21. Krahasimi tregon: AGV mund të ekzekutojë instruksione të ndryshme në të njëjtën etiketë kur kryen detyra të ndryshme, duke rritur fleksibilitetin e drejtimit.

4 Përmbledhje

Ky artikull përdor etiketa identifikuese të vendndodhjes dhe veprime sipas etiketave, sipas përcaktimeve elektronike. detyra specifike dhe të ruajtura në sistemin e kontrollit të automjetit, në mënyrë që automjeti të mund të ekzekutojë udhëzime të ndryshme veprimi kur kalon të njëjtën etiketë elektronike gjatë detyrave të ndryshme, duke kompensuar metodën tradicionale të navigimit, rruga e drejtimit është e fiksuar dhe udhëzimet e ekzekutuara në etiketë janë të vetme. Kjo metodë zgjidh problemin e drejtimit të automjetit në shtigje komplekse, përmirëson fleksibilitetin e drejtimit dhe përdorimin e etiketës dhe ka një vlerë të caktuar aplikimi.