[논문 리뷰] Automatic Guided Vehicles System and Its Coordination Control for Containers Terminal Logistics Application

Roni Permana Saputra, Estiko Rijanto|arXiv (Cornell University)|2021. 03. 07.

Advanced Manufacturing and Logistics Optimization참고 문헌 24인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 GPS, 디지털 콈프, 로터리 인코더를 이용한 자유 주행 항법 방식을 통해 전기 AGV를 사용하는 컨테이너 터미널 물류를 위한 다중자동 유도차량 시스템(MAGVS)을 제안한다. 최고조정 제어기가 우선순위 기반 공조(PBC) 제어 알고리즘을 구현하여 경로 계획, 조율, 교통 관리를 관리함으로써, 검증된 설계 사양과 전력 및 속도 사양을 갖춘 실현 가능하고 확장 가능한 AGV 운영을 가능하게 한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 컨테이너 터미널 물류에 특화된 확장 가능한 다중 AGV 시스템(MAGVS)을 설계하기 위해.
• 효율적인 터미널 운영을 위해 특정 전력(700–900 kW)과 속도(228 rpm)를 갖춘 전기 AGV를 개발하기 위해.
• 다중 AGV 간의 조율과 교통 관리를 위해 우선순위 기반 공조(PBC) 제어 알고리즘을 사용하는 최고조정 제어 시스템을 구현하기 위해.
• 통합 항법 및 제어 시스템을 통합하여 컨테이너 터미널용 MAGVS를 모델링하기 위해.
• 시스템 설계 및 제어 아키텍처를 통해 제안된 MAGVS의 실현 가능성을 검증하기 위해.

제안 방법

• 총 전력이 700–900 kW이고 회전 속도가 228 rpm인 전기 모터를 사용한 전기 AGV 설계.
• 실시간 위치 추적을 위한 GPS, 디지털 콈프, 로터리 인코더 센서를 이용한 자유 주행 항법 시스템 구현.
• 다중 AGV 간의 경로 계획, 조율, 교통 흐름 관리를 관리하기 위한 최고조정 제어기 개발.
• 충돌을 해결하고 AGV의 효율적 이동을 보장하기 위해 우선순위 기반 공조(PBC) 제어 알고리즘 적용.
• 항법, 제어, 물류 흐름을 통합하여 컨테이너 터미널용 종합적 MAGVS 모델 구축.
• 시스템 아키텍처와 제어 논리를 검증하기 위해 시뮬레이션 기반 접근법 사용.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 컨테이너 터미널 물류를 위한 효과적인 다중 AGV 시스템을 설계할 수 있는가?
• RQ2 어떤 센서 융합 기법이 대규모 터미널 환경에서 AGV의 신뢰할 수 있는 자유 주행 항법을 가능하게 하는가?
• RQ3 최고조정 제어 시스템은 다중 AGV를 어떻게 조율하여 충돌을 방지하고 처리 능력을 최적화할 수 있는가?
• RQ4 어떤 제어 알고리즘이 MAGVS에서 효율적인 경로 계획과 교통 관리를 보장하는가?
• RQ5 컨테이너 터미널 운영에 적합한 전기 AGV의 핵심 설계 사양은 무엇인가?

주요 결과

• 총 전력 700–900 kW, 회전 속도 228 rpm를 갖춘 전기 AGV는 고강도 터미널 운영에 적합하게 개발될 수 있다.
• GPS, 디지털 콈프, 로터리 인코더를 이용한 자유 주행 항법 시스템은 개방된 터미널 환경에서 AGV의 신뢰할 수 있는 실시간 위치 추적을 제공한다.
• 우선순위 기반 공조(PBC) 제어 알고리즘은 경로 계획 관리와 다중 AGV 간의 충돌 해결에 효과적으로 기여한다.
• 항법 시스템과 PBC 제어 알고리즘을 통합하여 컨테이너 터미널용 기능성 MAGVS 모델을 성공적으로 개발하였다.
• 제안된 시스템은 컨테이너 터미널 물류에서 확장 가능하고 조율된 AGV 운영에 대해 실현 가능함을 보여준다.
• 최고조정 제어기는 동적 조율과 교통 관리를 가능하게 하여 운영 효율성과 안전성을 향상시킨다.