AGV：在柔性制造系统中寻路外文文献翻译、中英文翻译

AGV：在柔性制造系统中寻路1介绍机器人技术的发展受到了用户对机器人技术的新要求的影响服务产品的特性（质量、数量和时间）。其中一个进化或发展是柔性制造所使用的操纵器系统（FMS）在重复任务中具有明显的优势（装配、涂漆等）。）中。然而，这种结构具有有限的运动与移动机器人不同的是，在它周围可以实现沿着工厂移动，偏离障碍物，产生灵活性；不知疲倦的搜索行业。随着导航技术的发展自主车辆和新增加工能力的增加计算机，应用的可能性扩大了。在国际层面上移动机器人的应用领域不限于工业领域；这是显而易见的范围更广，也涉及后勤（分配和储存）、海洋学以及水下探测、行星探测和军事应用。目前在业界，特别是在现有的移动工业项目中机器人技术的主要目标应用是制造（工厂、电池和柔性制造系统）以及供应链和仓储物流和服务。在过去的几年里，人们对AGV系统中的应用技术，从涉及转移和将材料装载到简单的检查任务中。这包括控制车辆从起点到终点的移动，提供了极大的减少风险、转移时间和能源消耗方面的改进。在在制造业中，常见的车辆类型是带有拖车的AGV（牵引/拖拉）为运输、装载和卸载材料而开发的以便在FMS内工作。自动增益控制系统被认为当代最合适的物料搬运支撑模式之一灵活的自动化生产环境。一般来说，这种系统包括一组相互配合的无人驾驶汽车生产设施的不同工作站和存储场所。通常，AGV遵循嵌入其中一组预定的、物理的或虚拟的引导路径设施布局，并由集中或分布式计算机协调-基础控制系统。归因于这些的一些主要优点环境提高了路由灵活性、空间利用率和安全性，从而降低了总体运营成本（Reveliotis，2000年）。对研究带有拖车的AGV系统的设计和操作尤其涉及到电子、机械、控制和协同集成到项目、产品或制造中过程，创造了“机电一体化”的概念（Lengerke和Dutra，2007）。2柔性制造中自动导引小车的导航与规划系统FMS旨在同时制造各种物品或产品为单个产品提供可选的加工路线。灵活性尺寸可以表征为没有布线灵活性、灵活性的替代方案机器、灵活的备选操作顺序和充分的布线灵活性。这FMS路径的规划组件包括任务规划器、导航器和飞行员。导轨设计是AGV系统设计中的重要问题之一首先要考虑的问题。导向路径在很大程度上取决于车间空间布局、仓储区布局及布局装卸站（Le-Anh和DeKoster，2006年）。在大多数情况下，车间空间是固定的，并且它对导向路径设计问题施加约束。这车辆引导路径通常被表示为使得过道交叉、拾取和传递位置可以被视为由一组孤连接的图形上的节点。孤描述了车辆从一个节点移动到另一个节点时可以遵循的路径。两个节点之间的有向孤指示车辆流动的方向。费用可以指定给表示两个端点之间距离的每个孤车辆沿弧线行驶所需的路段或时间。2.1.势场法在过去的几年中，潜在的场方法（PFM）用于避障在机器人领域的研究人员中越来越受欢迎移动机器人。这种方法流行的原因之一是它的简单性优雅。在这项工中，已经构建的单元格和潜在字段的映射用于规划本地路径。其中一个目标是研究一个用于AGV的导航系统，该导航系统允许使用潜在字段进行导航无碰撞路径从起点到终点，因此并提出了一些作者的建议。全氟辛烷磺酸1978年被哈提卜和勒密特带到计算机世界同一作者，在后来的其他著作中（Khatib，1985年）。用作局部方法（Latombe，1991年），后来在全球战略和主要用于移动机器人的规划和控制（Lengerke，2007年）。方法的基本思想是用填充AGV的工作区一种虚拟势场，其中车辆被吸引到其目标并被击退远离障碍物（图1）。图1场的强度不依赖于粒子的速度场是径向的；知道粒子之间的距离就足够了势函数完全。在此方法中，被视为x的位置在力场中移动的点。目标提供吸引力障碍，排斥力。尽管该方法最初被引入机械手，其在移动机器人中的应用也是可能的。势场的方法可用于离线全局规划，当AGV的环境是先验已知的，如FMS的情况，或在线局部在环境未知且存在障碍的情况下进行规划由自动增益传感器检测。在虚拟势场的影响下AGV在梯度的对称方向上移动最低电位区域的电位，梯度为空。但是虚拟势场是一种不考虑限制的局部方法AGV的非完整，并提出了具有其他极小值的问题（局部）其中渐变为空。因此，AGV可以在局部极小值中被阻塞。提出了解决这一问题的方法，作为潜在性的定义几个局部极小值（全局方法），以包括逃避局部的技术最小化、施加随机力、协作或使用导航功能（没有局部极小值的潜在函数）。用承青等配制成溶液艾尔。，（2000），在一部非常有趣的作品中，创造了虚拟障碍的概念消除已经尝试过的各种潜在功能的最大故障；这局部极小值。2.2,拖车式自动导引车运动学模型一种具有拖车系统的AGV，其用于车辆的前部具有特定构造的车辆和拖车的运动学对应拖曳平台。该系统是AGV的有趣扩展并且可以制造成连接一个或多个拖车如在机场行李通道的车队，申请运输在港口甚至在FMS中用于运输工业中的材料的容器。有许多微妙的问题可以用来模拟这些模型的局限性对拖车连接的精确点非常敏感的方程而且还在选择身体的构造。理论形式化拉托姆贝（1991年）和由Murray和Sastry（1993）提出，Bushnell等人。，（1995），劳蒙德，（1998），lamiraux（1998年）和Lavalle（2006年）。JournalofKONBiN5(8)200SISSN1895^281DOI10,2478/v10040-008-0106-7AUTOMATEDGLIDEDVEHICLES(AGV):SEARCHING

APATHINTHEFLEXIBLEMANUFACTURINGSYSTEMSPOJAZDYK1EROWANEAUTOMATVCZN1E(AGV):

POSZLK1WAN1EDROGIWELASTYCZNYCH

SYSTEMACHWYTVVARZANIAOmMrLcngtrke13,MaxS.Dutn?,FelipeM,G.Fruti^a2,

MngiluJ.M.Tavera1Me^halronitSys-teim&RoboticsResearchCkoup一COPPE/UFRJ

FederatUniversitycfRibdeJaneiro-CEP21.945-97Q-Riode」迎血皿RJ.Brazil

www.Iabrob.copfpe.uirj.brSystemEn^icieeringandComputerScienceProgram-COPPE/UFRJ

FederalUniversityofRiodeJaneiro,PostalBox6R.51L-RiodeJaneiro,RJ,BrazilMechatronicsEisgineeriaiiJ；Pribram.UN.AB.ALiEonoinoLb；UniversityofBticaraEnan|a-Bur细些汰Cbiombia,

E-inai]丈(I)ttiax(d>T^can.Lea.ci?ppe.iifrj.br(2)felipe@cas.uirj.br

(JJolengerkeidL.cb.4bstruct:Manufacturingsystemsarcundergoingancticrablcevolutionduetoanintensetechnologicalprogress,inindustrialrobotics.SerialproductionhasevolvedintotheconceptofFlexibleManufacturingSystems(FMS).whichencapsulateprocessesinautomaticEquipmentthatarecapableofexecutingdifTcrcnloperations,thatbeforebepcrfbirncdin.severalstagesanddiverseequipments.AutomatedGuidedVehicle(AGV)systemshavebeenfrequentlyusedasmaterialhandlingequipmentinmanufacturingsystemssincethelasttwodecades.Particularly,AGV"swithtrailersarc,andwillcontinuetobe,thebackboneofthematerialtransportindustry.Theuseofthesesys-temshastakentheattentionofexpertsandresearchci3„TheyarcnumerousstudiesconcerningAGVwithtrailcn;systemsinliterature:fewofthemdealwiththeadaptatimofthesesystemsintoFMS.]nthispaper,astudyofthetrajectoriesandasimulationmodelofah^pothctica]system.,whichincluded11FMSenvironment,weredeveloped,inaddition,apotentialfield'smethodwasexploredinordertoimprovetheabilityofdetectingobstaclesinAGV'swithHailersmovingthroughstatiems.Keywords:FlexibleManufacturingSystems,.4utoiTiatcdGuidedVehicle,TrajectoriesPlanning.Streszczenie:Produkejascrjjna^ycwoluowalawkicrunkukonerpejiElastycznychSystemowWjiwarzania(FMSKktora.obejmujeproc码ytechnologiczncu^'konywaneprzyzastosowaniuurzadzniautomatyki.Oddwochdekaddotransportuipodawaniamaterialowwsystcmachwyhvarzaniastosuje§i早cz^stoukladyPojazd6wKicrowanychAutomalycznk(AGV).Wszczegolno&ci.takicpqjazdyzprzyezrpamisaiwdalszjTnciqgub^daszkieJetem.sj'stem-dwdotransportumatcriaiowprodukcyjnych.WniniEjszymartykuleprzedstawionobadanianadirajcktoriami(trasamiprzejazdcjw}imodclcmsjinulacjjnymtakiegohipoteh'eznegosystcmiuktoryzostalopracowanyjakocz^scsrodowiskaElastycznychSystemowWytwarzania(FMS).Etodatkowozostalazbadanapcrteiiicjalnamelodabadari.wtercnicpozwalaj^canapopraw^wykrywnIncjKiprzeszkodntnidniaj^cychruchPojazdomKiciowanymAutomatj'czniczprzyczcpamiprzejezdzajacymiprzczstacjc.Stownkluczowe:Elaslj'czneSystemyWj^arzania(FMSKPojazdyKicrowanc.4utomatjrcznie(AGV、planowanictnyEklorii(Hasprzejazdow)1.IntroductiunHieevolutioinofroboticsisinfluencedbythenewdemandsofcustoniersonthecharacteristicsofproductsofservice(quality^quantityandtime).OneoftheseevolutiotisordevelopmentsarethemanipulatorsusedbyFlexibleMaimfacturiiigSystems(FMS),whichhaveobviousadvantagesonactinginrepetitiveMsks(assembly,painting,etc.).I[owever,suchstnictureshavelimitedmovementswithinit'ssurrounding,differentlyfrommobilerobots,thatcanaccoiiipEishmoveiTientsalongafactory,deviatingobstacles,producingflexibility；atirelesssearchoftheindustries.Withthedevelopmentofnavigationtechnologiesforautonomousvehiclesandtheincreaseoftheprocessingcapacityofdienewcomputers,applicationpossibilitiesareenlarged.Ontheinternationalplane,theapplicationfieldofmobilerobotsisnotrestrictedtothehidusrry;itissigEiificantlywider,alsoreachingtlieareasoflogistics(distributionandstorage),oceanographicandundem'aterexploration,planetaryexploration.,andmiIHairyapplications.Currentlyintheindustry、andspecificallyinexistingindustrialprojectsofmobilerobotics,themaintargetapplicationsareinnianutaciidrjng(factories,cellsandflexiblemanufacturingsystems)andinthelogisticsofsupplychain,andstorageandservices.IntheEastyears,therehasbeen,alotofinterestintliedevelopmentofappliedtechnologiesinAGVs9fromtheautomationoftasksinvolvingtransferandloadingofmaterialstosimpleinspectiontask5.Thisinvolvescontrollingthemovementofthevehicles,fromaninitialpointtoanendpoint,offeringgreatimprovementinthereductionofrisks,rimeoftrmsferandenergycoiisuniption.Inthemanufacturingindustry^commontypesofvehiclesareAGVswithtrailers(Tow/Tugger)thataredevelopedforthetrans.port.loadandunloadofmaterialsbetweendifferentstationstoworkwithintheFMS.AGVsystemsareconsideredasoneoftliemostappropriatemodesformaterialhandlingsupportofcontemporanf1flexiblyautomatedproductionenvironments.Ingeneralsuchasystemconsistsofasetofcooperatingdriverlessvehicleswhichtransportgoodsandimterialsamongthediftereiaiworkstationsandstoragesitesof8productionfhcility.UsuallyTAGVsfollowasetofpredetennined,physicalorvirtualguidepatlisembeddedintothefacilityhyout^andarecoordinatedbyacentralizedordistributedcomputerbasedcontrolsystem.SomeoftheprimaryadvantagesattributedtotheseenvironmentsareincreasedroutingfkKibility,spaceutiEizationandsafety,resultinginareducedoveralloperationalcost(Revelioiiis,2000).TheresearchonthedesignandoperationofAGVsystemswithtrailers,especially,involvehigliiyinte『disciplinarytechnologicalareassuchaselectronics,medianics,controlandcomputiingthaLsyiiergeticalyintegratedonprojectsandproductsortnanufacniririgprocesses,createdtheconceptofMechatronics"(LengerkeandDutra,2007).AuhmiafedGuidedVehicles(AGV):SeurehingaPathinrheFlexible...115Pqjawtfyk—mwHNE硕淋地哄三血，AGy):pos二ukNwi前ed『。更…2.NavigationandPlanntngofAGV'sonFlexibleManufacturingSystemsFMSisdesignedtomantifactureavarietyofitemsorproductssimultaneouslyandtoprovidealternativeprocessingroutesforindividualproducts.Tlieflexibilitydimensionscanbecharacterizedin.noroutingflexibility,flexiblealternativemachines,flexiblealternativeoperationsequencesandfullroutingflexibility.TlieplanningcomponentofpathsonFMSconsistsofamissionplanner,navigatorandpilot.GuidepathdesignisanimportantprobleminAGVsystemdesignandisoneofthevery1firnproblemstobeconsidered.Theguidepathdependsgreatlyontheallocationofshop-floorspaceTlayoutofstoragezonesandtliearrangementofhandlingstations(Le-AnhandDeKoster,2006).Inmostcases,theshop-floorspaceisfixedanditimposescotistrainisontheguide^pathdesignproblem.Thevehicleguide-pathisusuallyrepresentedsuchthataisleintersections,pick-upanddeliven'locationscanbeconsideredasnodesonagraphconnectedbyasetofarcs.Arcsdescribethepathsthatvehiclescanfollowwhenmovingfromnodetonode.Dtreetedarcsbetweentwonodesindicatethedirectionofthevehicleflow.Costcanbeassignedtoeacharcrepresentingthedislancebetweenthetwoendpointsofasegmentorthetianerequiredbyavehicletotravelalongthearc.2.1.PotentialFieldMethodsDuringthepastfewyears,potentialfieldmethods(PFM)forobstacleavoidancehavegainedtiicreasedpopularit}ramongresearchersinthefieldofrobots日ndmobilerobots.Oneofthereasonsforthepopularityofthismethodtsitssimplicityandelegance.Inthiswork,mapsofcellsalreadyconstructedandpotentialfieldsareused,forthepurposeofplanningforlocalpaths.OneofthegoalsistostudyanavigationsystemforanAGVthatallowsusingpotentialfields,tonavigatealongacollision-freepathfbnnaninitialpointtoanendpoint,consequentiy,itismadeadescriptionofthismethodandpresentedtheproposalsofsomeauthors.ThePFMwasbroughttothecomputerworldin1978byKhatibandLemaitreandreusedfordiesameauthors,inotherworklater(Kiiatib,1985).Usedasalocalmethod(Latombe,1991)andhavingbeen,later,widelyusedinglobalstrategiesanddomiciaiiitlyapproachedforplanningandcotitrolofmobilerobots(Lengerke,etai：r2.007).TheunderlyingideaofthemetliodistofilltheAGV'sworkspacewithavirtualpotentialfieldinwhichthevehicleisattractedtoitsgoalandisrepulsedawayfromtlieobstacles(Figure1)」LengerkeQ.,DutruM.S.,FrufnaF.M.G.TtiveruM.J.MUnauUienticatedDownloadLengerkeQ.,DutruM.S.,FrufnaF.M.G.TtiveruM.J.MUnauUienticatedDownloadDate|12/27/179:57AMFig.IInfluenceofpotentialfieldonAGVwithtrailers.Theintensityofthefielddoesnotdependonthevelocityofthepartkies,asthefieldisradial：itisenoughtoknowthedistancesamongparticlestogettodefinethepotentialfiinctioncompletely.Inthismethod,isconsideredxasapositionofapointthatmovesinaforcesfieJd.Tlietargetprovidesanattractiveforceandobstacles,repulsiveforces.Althoughthismethodhasbeeninitiallyintroducedtomanipulators,itsapplicationtomobilerobotsisalsopossible.ThePFMisnamedtotliefactthatthefield(vector)offorcesF(x)isderivedfbmithefield(scalar)potentialC(.¥),with:(1)TheAGVcontrolisobtainedsubjectingittothevirtualpotentialfielddeierminedbv:WhereLr(x)i§theresultantpotentialnUafristheattractivepotential(Figure2)generatedbytargetpoint1)网istherepulsivepotential(Figure2)generatedbytheobstaclesand[=(.「yfistheposition,vectorofAGVActuatevirtualforceF(x)intheAGVisdefinedbythecommandvectoroftiieequation⑶.Whereisanattractiveforcethatguidesthecontrolpointoftherobottothetarget,andF叫isaforcewhichinducesavirtualrepulsionthesurfaceoftheobstacleproducedbyt/呵⑴一ObstaclesAuhmiaiedGuidedVehicles(AGIO：SeurehhigaPciihintheFlexible....117P”/由氾VutHomgM丽跄(AGK)：/xxmMAim企dm金…点"皿小笙ForER叩点"皿小笙ForER叩tH*沁sFig.2Attractivepotentialfieldgeneratedbyatargetpointandtheirinducedforces(left)andrepulsivepotentialfieldgeneratedbyanobstacleandtheirinducodforces(right)[4].ThecdctilationproposedbyKhatib(1985)oftheattractivecomponentisperfbmiedusingaquadraticrelationsliip(parabolicfunction)notnegative,whose—»—►firstderivediscontinuesanditpossessesasinglenullvaluemx=工的andthat—*■-*depends,onthepositionsofAGV(x)center,andofthetarget(脚)definedfor:虬J=)=疝-日M⑷Wherel；isafactorofpositivescaleofattractivepotentialfietd.Theinducedforcebyattractivepotentialfieldi&ceitainfromtheequation(3)andresultsin:TheartificialpotentialfielddefinedcondiLLcestoastabl