基于空間約束的路徑規(guī)劃與視景仿真研究.pdf

1、在經(jīng)濟(jì)全球化和信息化的推動(dòng)下,現(xiàn)代物流技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)包含機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理工程學(xué)和自動(dòng)控制技術(shù)等多學(xué)科融合的技術(shù),自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV)正是現(xiàn)代物流技術(shù)的典型代表。作為物流配送過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題之一,車輛路徑規(guī)劃問(wèn)題(VRP)是指AGV按照某一性能指標(biāo)(如距離、時(shí)間、能量等)搜索一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)或次優(yōu)安全路徑,因此它主要涉及的問(wèn)題包括:如何利用已知AGV工作環(huán)境信息建立一個(gè)合理的模型,利用某種算法尋找一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)

2、的最優(yōu)或者次優(yōu)安全路徑。
　　 本文首先對(duì)AGV的全局路徑規(guī)劃方法進(jìn)行了研究。在工作環(huán)境已知的情況下,按照一定簡(jiǎn)化規(guī)則得到AGV運(yùn)行環(huán)境的電子地圖數(shù)據(jù),從而對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行建模,再利用voronoi圖對(duì)環(huán)境進(jìn)行劃分,最后采用dijkstra最優(yōu)搜索算法為AGV尋找到一條威脅代價(jià)最小情況下的粗略最短路徑?？紤]到AGV的動(dòng)力學(xué)約束,利用B樣條曲線對(duì)粗略最短路徑進(jìn)行平滑和修正,得到最終全局優(yōu)化路徑。提出在利用二維仿真對(duì)路徑規(guī)劃算法進(jìn)行理

3、論驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,利用視景仿真(SceneSimulatioff)技術(shù),模擬AGV運(yùn)行的整個(gè)場(chǎng)景和AGV隨時(shí)間變化的運(yùn)行狀態(tài),從而對(duì)先期的理論算法進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)估。
　　 在三維視景仿真軟件Vega中,利用Hermite曲線對(duì)全局優(yōu)化路徑上的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行擬合,構(gòu)建平滑的曲線,從而根據(jù)曲線上點(diǎn)的位置坐標(biāo)和歐拉角(x,y,z,h,p,r)來(lái)控制AGV的連續(xù)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于路徑規(guī)劃與視景仿真的交互方法,本文對(duì)數(shù)據(jù)接口的定義,特殊效果、聲效的模擬,

4、人機(jī)交互的方法分別進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,并對(duì)將Opengl引入到Vega開(kāi)發(fā)環(huán)境的一些關(guān)鍵技術(shù)和方法進(jìn)行了相關(guān)的研究。
　　 最后介紹了自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV)運(yùn)動(dòng)視景仿真系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和視景仿真的實(shí)驗(yàn)效果。仿真結(jié)果表明:自動(dòng)導(dǎo)引小車(AGV)在按照全局路徑規(guī)劃求解得到的路徑運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,沒(méi)有與障礙物等空間約束發(fā)生碰撞等事故,從而驗(yàn)證了全局路徑規(guī)劃算法的正確性。因此,利用視景仿真系統(tǒng),能夠使設(shè)計(jì)人員在虛擬場(chǎng)景中得到形象、直觀、準(zhǔn)確的信息