[論文レビュー] Automatic Guided Vehicles System and Its Coordination Control for Containers Terminal Logistics Application

Roni Permana Saputra, Estiko Rijanto|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 2021

Advanced Manufacturing and Logistics Optimization参考文献 24被引用数 8

ひとこと要約

本稿では、GPS、デジタルコンパス、回転エンコーダーを用いた自由走行ナビゲーションを備えた電気式AGVを用いたコンテナターミナル物流のためのマルチ自動誘導車システム（MAGVS）を提案する。監視コントローラーが優先順位に基づく協調制御（PBC）アルゴリズムを実装し、経路計画、協調作業、交通管理を管理することで、実証可能な設計仕様（AGVの電力および速度）を備えた効率的でスケーラブルなAGV運用を実現する。

ABSTRACT

Automatic Guided Vehicle (AGV) has been widely applied in automatic logistics system because it provides flexibility and efficiency. This paper addresses review and design of multi AGVs system (MAGS) and its coordination control to be implemented at containers terminal logistics systems. It focuses on design of electric AGV and supervisory control to coordinate multi AGVs. Firstly, related previous works by other researchers are reviewed including containers terminal system, application of AGV in logistics systems and multi mobile robots control systems. Secondly, application of AGV system in containers terminal is proposed including AGV design specification, AGV control method, multi AGV system supervisory control method, and containers terminal port model. Conclusions have been obtained as follows: an electric AGV may be developed using electric motors with total power between 700-900KW and speed of 228 rpm; a MAGVS is proposed based on free ranging navigation system using GPS, digital compass and rotary encoder sensors; path planning, coordination and traffic management control is conducted by the supervisory controller based on priority based coordinative (PBC) control algorithm; a model of MAGVS for containers terminal logistics system can be developed using the navigation system and PBC control algorithm.

研究の動機と目的

• コンテナターミナル物流に特化したスケーラブルなマルチAGVシステム（MAGVS）の設計。
• 効率的なターミナル運用に適した、指定された電力（700–900 kW）および回転速度（228 rpm）を有する電気式AGVの開発。
• 複数台のAGVの協調作業と交通管理を実現するため、優先順位に基づく協調制御（PBC）アルゴリズムを用いた監視コントローラーの実装。
• 統合ナビゲーションおよび制御システムを用いたコンテナターミナル向けMAGVSのモデル化。
• システム設計および制御アーキテクチャを通じて、提案されたMAGVSの実現可能性の検証。

提案手法

• 合計出力が700–900 kWで回転速度が228 rpmの電動モーターを用いた電気式AGVの設計。
• GPS、デジタルコンパス、回転エンコーダーのセンサを用いた自由走行ナビゲーションシステムの実装により、リアルタイムでの位置特定を実現。
• 複数台のAGV間での経路計画、協調作業、交通流の管理を担う監視コントローラーの開発。
• 衝突の解消と効率的なAGV移動を確保するため、優先順位に基づく協調制御（PBC）アルゴリズムの適用。
• ナビゲーション、制御、物流フローを統合したコンテナターミナル向けMAGVSモデルの構築。
• システムアーキテクチャおよび制御論理の検証のため、シミュレーションベースの手法の使用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにしてコンテナターミナル物流に適したマルチAGVシステムを効果的に設計できるか？
• RQ2 大規模なターミナル環境におけるAGVの信頼性の高い自由走行ナビゲーションを実現するセンサ連合手法は何か？
• RQ3 監視コントローラーは、複数台のAGVをどのように協調させ、衝突を回避するとともにスループットを最適化するか？
• RQ4 MAGVSにおいて効率的な経路計画および交通管理を実現するための制御アルゴリズムは何か？
• RQ5 コンテナターミナル運用に適した電気式AGVの主要設計仕様は何か？

主な発見

• 合計出力が700–900 kWで回転速度が228 rpmの電気式AGVは、重宝なターミナル運用に適した性能を有する。
• GPS、デジタルコンパス、回転エンコーダーを用いた自由走行ナビゲーションシステムは、オープンなターミナル環境におけるAGVの信頼性の高いリアルタイム位置特定を実現する。
• 優先順位に基づく協調制御（PBC）アルゴリズムは、経路計画の管理および複数台のAGV間での衝突の解消に効果的に機能する。
• ナビゲーションシステムとPBC制御アルゴリズムを統合することで、コンテナターミナル向けに機能的なMAGVSモデルが成功裏に開発された。
• 提案されたシステムは、コンテナターミナル物流におけるスケーラブルで協調的なAGV運用の実現可能性を示している。
• 監視コントローラーは動的協調および交通管理を可能にし、運用効率と安全性の向上を実現している。