[论文解读] 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 8

一句话总结

本文提出了一种用于集装箱码头物流的多自动导引车系统（MAGVS），采用通过GPS、数字罗盘和旋转编码器实现自由行驶导航的电动AGV。监管控制器实施一种基于优先级的协调（PBC）控制算法，以管理路径规划、协调与交通，实现高效、可扩展的AGV操作，已在码头环境中验证了其可行性，并明确了AGV的功率与速度设计规格。

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.

研究动机与目标

• 设计一种专用于集装箱码头物流的可扩展多AGV系统（MAGVS）。
• 开发一种具备指定功率（700–900 kW）和转速（228 rpm）的电动AGV，以实现高效的码头作业。
• 通过基于优先级的协调（PBC）控制算法实现监管控制系统，以协调AGV并管理交通。
• 利用集成导航与控制系统建立MAGVS的建模，用于集装箱码头。
• 通过系统设计与控制架构验证所提MAGVS的可行性。

提出的方法

• 设计一种采用总功率在700–900 kW之间、转速为228 rpm的电动电机的电动AGV。
• 通过GPS、数字罗盘和旋转编码器传感器实现自由行驶导航系统，以实现实时定位。
• 开发监管控制器，以管理多台AGV之间的路径规划、协调与交通流。
• 应用基于优先级的协调（PBC）控制算法，以解决冲突并确保AGV高效运行。
• 构建一个综合的MAGVS模型，集成导航、控制与物流流程，用于集装箱码头。
• 采用基于仿真的方法验证系统架构与控制逻辑。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效设计适用于集装箱码头物流的多AGV系统？
• RQ2 何种传感器融合方法可实现在大型码头环境中AGV的可靠自由行驶导航？
• RQ3 监管控制系统如何协调多台AGV以防止碰撞并优化吞吐量？
• RQ4 何种控制算法可确保MAGVS中高效路径规划与交通管理？
• RQ5 适用于集装箱码头作业的电动AGV的关键设计规格是什么？

主要发现

• 可开发总功率为700–900 kW、转速为228 rpm的电动AGV，适用于重载码头作业。
• 基于GPS、数字罗盘与旋转编码器的自由行驶导航系统，可在开阔码头环境中实现可靠的实时定位。
• 基于优先级的协调（PBC）控制算法能有效管理路径规划，并解决多台AGV间的冲突。
• 通过集成导航系统与PBC控制算法，成功构建了适用于集装箱码头的MAGVS功能模型。
• 所提系统在可扩展、协调的AGV作业方面展现出可行性。
• 监管控制器实现了动态协调与交通管理，提升了运行效率与安全性。