RFID 기술을 기반으로 한 자동유도차량 측위 및 유도 설계에 대한 자세한 설명

0 서문

물체를 운반하는 AGV(자동 가이드 차량)의 경우 유도 및 위치 결정이 핵심 연구 부분입니다. 일반적으로 사용되는 유도 방법으로는 자기 유도[1], 시각적 유도[2], 레이저 유도[3] 등이 있으며, 위치 확인 방법으로는 QR 코드 위치 확인[4], RFID 무선 주파수 식별 위치 확인[5], 초음파 위치 확인 등이 있습니다. 자기 유도 자기 스트립은 배치하기 쉽고 경로 변경이 쉽고 무선 주파수 식별은 오염되기 쉽지 않으며 소리와 빛에 간섭이 없습니다. 따라서 RFID 기술을 통합한 자기 유도 AGV는 자동화된 생산 및 운송에 널리 사용됩니다.

많은 학자들이 자기 유도 분야의 RFID 기술에 대해 연구를 수행해 왔습니다. Gu Jiaweiet al. [6]은 전자 태그에 태그 번호와 모션 제어 매개 변수를 작성하여 AGV 네비게이션을 구현했습니다. Li Ji [7]는 RFID 지원 위치 지정을 사용하고 수평 자기 스트립을 사용하여 차량 회전, 주차 및 기타 작업을 완료했습니다. Luo Yujia[8]는 AGV 회전 동작 모드를 수정하고 태그 정보를 사용하여 90° 및 180° 회전을 달성했습니다.

위에서 언급한 문헌의 대부분은 전자 태그에 작업 지침을 기록합니다. 단일 명령어 정보가 저장되어 있어 태그 활용률이 낮습니다. 실제 경로가 복잡할 경우 더 많은 태그를 정렬해야 하므로 경로 계획 및 안내에 도움이 되지 않습니다. 본 논문에서는 선행 연구를 바탕으로 복잡한 경로에서 AGV의 유도 문제를 해결하고 차량 동작 명령 알고리즘을 제안하는 것을 목표로 한다. 작업 명령은 스케줄링 작업에 따라 생성되어 차량 제어 시스템에 저장됩니다. 태그는 차량 운전 유연성을 향상시키기 위해 위치 식별로만 사용됩니다.

1. 운전 지도 모델링

1.1 지도 구성

지도는 그림 1과 같이 유도 자기 스트립과 워크스테이션으로 구성됩니다. 이 두 가지는 각각 선과 직사각형으로 표시됩니다. g는 워크 스테이션을 나타내고, 수량은 h이며, 식(1)에 따라 번호가 매겨진다(그림의 작은 직사각형 오른쪽에 있는 숫자). 그러면 워크 스테이션 세트는 G = {g1 , g2, g3,..., gh}. l은 선을 나타내고 숫자는 n입니다. 수평선과 수직선 번호는 각각 짝수와 홀수로 표시하고 식 (2)(그림 중 원 안의 숫자)에 따라 번호를 부여하도록 규정하고 있다. 라인 세트는 L={l1, l2,..., ln}입니다.

이 기사의 적용 시나리오에 따르면 AGV는 작업 스테이션에 진입할 때 포크가 전진하는 경우를 제외하고는 후진하며 선 교차점 및 작업 스테이션에 진입할 때 속도가 느려지는 것으로 규정되어 있습니다.

1.2 전자 라벨 레이아웃

1.2.1 워크스테이션 관련 라벨 배치

그림 2에서 pi1, pi2,..., pi7은 전자태그의 위치를 나타낸다. 그림 2(a)는 AGV가 직진하여 왼쪽에서 작업장 gi로 진입하는 모습을 보여준다. pi3, pi5, pi4, pi7에서 각각 감속하고 역주행에서 전진, 전진, 우회전, 정지로 전환하도록 규정되어 있습니다. 그림 2(b)는 AGV가 작업장을 빠져나가기 위해 후퇴하고 좌회전하는 모습을 보여줍니다. 직선으로 후퇴하고 후퇴하고 좌회전하며 각각 pi7, pi6, pi1에서 가속됩니다. AGV의 작업대 오른쪽 출입은 왼쪽 출입과 유사합니다. pik을 워크스테이션 gi와 관련된 k번째 레이블(k∈{1, 2,...,7})로 정의합니다. 이는 그림 2와 같이 배열됩니다. 해당 구성은 행렬 S1로 다음과 같이 표시됩니다.

1.2.2 라인 라벨 레이아웃

각 줄의 양쪽 끝에 두 개의 전자 태그를 배치합니다. Sja는 lj 라인의 a번째 레이블, a={1, 2, 3, 4}를 나타냅니다. Sj1, Sj2, Sj3, Sj4는 좌표축의 양의 방향을 따라 lj에 순차적으로 배열되며, Sj1과 Sj4 사이의 선분은 선 lj의 범위라고 규정됩니다. 차량은 Sj1과 Sj4에서 회전 명령을 실행하여 다른 차선으로 진입하고, Sj2와 Sj3에서 가감속 명령을 실행하여 lj에 진입할 때 가속하고 lj에서 나갈 때 감속합니다. 모든 라인의 레이블은 수학식 4에 표시된 행렬 S2로 표시됩니다. 최종 맵의 모든 라벨 레이아웃은 그림 3에 나와 있습니다.

2. 행동 지시 알고리즘

먼저 태그를 인코딩한 다음 스케줄링 경로에 따라 각 태그를 전달하는 순서를 결정하고 마지막으로 태그 정렬을 기반으로 작업 명령을 생성합니다.

2.1 전자 라벨 코딩

인코딩전자 태그의 형식은 그림 4에 나와 있습니다. 여기서 x와 y는 지도에서 태그의 좌표를 나타냅니다. 'pro'; 속성, 즉 차량이 라벨 'line'에서 수행할 수 있는 작업 명령의 유형을 나타냅니다. 줄을 나타내고 '앉아' 해당 워크스테이션 번호를 나타냅니다. 라인에 있는 AGV의 주행 모드에 따르면 '프로'는 Sj1과 Sj4의 비트는 '01'로 회전을 의미하고, 'pro'는 '회전'을 의미합니다. Sj2와 Sj3의 비트는 '02'로, 가속과 감속을 의미합니다. Sja의 'line' 비트는 행 번호 j이고, 'sit' 비트는 0으로 표시됩니다. '프로' 레이블 pik의 비트는 AGV가 역에 들어오고 나가는 방식에 따라 표 1에 표시됩니다. '라인' bit는 pi1이 위치한 라인 번호이고 'sit' 비트는 내가 관련된 스테이션 번호입니다.

2.2 경로 설정 및 선택

그 중 w는 경로를 나타내며, 그 수는 m(m≥m0)이다. 그러면 모든 경로로 구성된 행렬은 W = [w1, w2,..., wm]T로 표현될 수 있다. ltx는 경로 wt의 x번째 라인을 나타냅니다. 여기서 wt={lt1, lt2,…, ltx,…}, t∈{1, 2,…, m}, ltx∈L, t-에 포함된 라인을 가정합니다. 번째 경로 가장 큰 수는 n1이고 W는 m×n1 순서 행렬입니다. 라인의 개수가 n1보다 작을 경우 부족한 부분은 0으로 표현되고, 경로행렬은 수학식 6과 같이 표현된다.

2.3 스케줄링 경로 라벨 정렬 방법

연결된 두 줄의 레이블에 대해 첫 번째와 두 번째 줄은 각각 lu와 lv로 표시됩니다. lu의 레이블은 Su1, Su2, Su3 및 Su4이고 lv의 레이블은 Sv1, Sv2, Sv3 및 Sv4입니다. r0은 lu에서 lv까지의 레이블 순서를 나타냅니다. Su1의 좌표가 (x1, y1)이고 Sv1의 좌표가 (x2, y2)라고 가정합니다. 두 좌표를 비교함으로써 lu와 lv 사이의 상대적인 위치 관계를 추론할 수 있습니다.

첫 번째 경우는 그림 5(a)와 그림 5(b)와 같이 x1》x2, y1》y2, r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}이다.

두 번째 경우: x1》x2, y1》y2, lu가 홀수이면 r0={Su1, Su2, Su3, Su4, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}, 이는 그림 5(c)에 해당합니다. 그렇지 않으면 r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv1, Sv2, Sv3, Sv4}이며 그림 5(d)에 해당합니다. 같은 방법으로 다른 경우의 r0 요소의 배열도 유추할 수 있다.

경로 wβ에 대해서는 먼저 수학식 4에 따라 각 라인의 라벨을 선택한 후 차량이 경로의 각 라벨을 통과하는 순서대로 정렬한다. 단계는 다음과 같습니다:

(1) lβ1과 lβ2를 각각 첫 번째와 두 번째 선으로 간주하고, 좌표 관계에 따라 위치 관계를 결정합니다. 두 줄 레이블 정렬 규칙에 따라 정렬하고 정렬된 결과를 배열 r1에 넣습니다.

(2) lβ2와 lβ3을 각각 정렬을 위한 첫 번째와 두 번째 라인으로 처리하고, lβ3 라벨의 정렬 결과를 배열 r1에 추가합니다.

(3) (2) 단계와 유사한 방식으로 lβ3, lβ4, lβ4, lβ5,..., jsj3-t6-s1.gif 라인에 대한 레이블을 정렬합니다.

AGV가 워크스테이션에 들어오고 나가는 방식에 따라 lj1 및 lj2를 통과하지 못한 r1의 태그를 삭제합니다. 이때, r1에 포함된 요소의 개수는 b1으로 표현된다.

2.4 조치 지침

작업 명령 형식은 그림 6과 같습니다. 처음 5자리는 전자 태그 코드이고 'ins'는 비트는 처음 5자리에 해당하는 태그에서 AGV에 의해 실행되는 동작 명령입니다. 코드는 Table 2와 같이 그 기능에 따라 코딩된다. AGV는 출발역 gs에서 목표역 ge까지 이동할 때 역에서 나와서 경로로 이동하고 역에 들어가는 순서로 이동한다. RFID 리더는 계속해서 지상 태그 정보를 읽고 이를 차량 제어 시스템으로 전송합니다. 조건에 따라 순차적으로 명령을 실행하여 스케줄링 작업을 완료합니다. 조건은 현재 읽고 있는 태그 정보가 실행될 명령어의 태그 인코딩 비트와 일치해야 한다는 것입니다.

2.4.1 스테이션 종료 동작 명령

R1은 워크스테이션 작업 지침 세트를 나타냅니다. AGV가 역에서 왼쪽으로 나가는 경우 '00', '01'을 추가하세요. 그리고 '05' 각각 'pro'로 라벨 코딩한 후; '09', '08'의 비트 그리고 '03' S1의 S행에, 그렇지 않으면 '00', '02'를 추가합니다. 그리고 '05' 각각 'pro' 태그를 인코딩한 후 비트는 '09', '08'; 그리고 '07' S1의 S행에 1번째, 2번째로 사용합니다.R1에서 2번째와 3번째입니다. 행동 지침.

2.4.2 경로 작업 지침

'프로'에 따라 작업 지침을 결정합니다. r1의 b1 태그에 대한 비트입니다. R2는 경로 동작 명령 세트를 나타내며 그림 7은 판단 과정을 보여줍니다.

2.4.3 워크스테이션 진입 동작 명령

R3은 워크스테이션 작업 지침 세트를 나타냅니다. AGV는 작업장 왼쪽부터 진입하며 '06', '07', '04'를 추가한다. 라벨 코드 '05', '07', '06', '09' 뒤에 각각; '프로'에서 S1의 e행 위치. , '08';; 그렇지 않으면 '06', '07', '03', '08'을 추가하세요. 각각 '05', '03', '04', '09'의 라벨 인코딩 뒤에; 연속으로. 그리고 R3의 첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째 명령어를 순차적으로 수행합니다.

3. 테스트 결과 및 분석

테스트를 위해 스테이션 12, 13, 17, 18을 선택합니다. 라벨 코딩은 그림 8에 나와 있습니다. 처음 두 자리는 x 좌표, 세 번째에서 네 번째 숫자는 y 좌표, 다섯 번째에서 여섯 번째 숫자는 속성을 나타내고, 일곱 번째에서 여덟 번째 숫자는 해당 위치의 줄 번호입니다. , 마지막 두 자리가 이와 관련되어 있습니다. 역 번호.

차량 동작 명령 프로그램은 VC++6.0으로 작성되었으며, ARM 아키텍처 기반이며 RC522 무선 주파수 식별 모듈이 통합된 모델 자동차가 테스트 대상으로 선택되었습니다. 그림 9는 가이드 라인을 배치하고 라벨을 부착한 후의 실제 차량 작동 다이어그램을 보여줍니다. 테스트는 차량이 예상대로 파견 작업을 완료할 수 있음을 보여줍니다. 그림 10은 태그에 작업 명령을 작성하는 안내 방법을 보여줍니다. AGV는 태그에 있는 명령을 실행하여 가속, 감속 등의 작업을 완료합니다. 지상 태그의 내부 명령 정보는 배치 후 결정되므로 차량은 각 태그를 통과할 때 특정 고정 동작만 완료할 수 있습니다. 안내 방법은 상대적으로 간단하고 유연성이 좋지 않습니다.

서로 다른 예약 작업을 나타내는 서로 다른 시작 스테이션과 대상 스테이션을 선택하여 결합하세요. C++6.0에서 각 작업의 결과는 그림 11과 같습니다. 각 작업 명령의 처음 10자리는 전자 태그 코드이고, 마지막 두 자리 비트는 태그에서 AGV가 수행하는 작업을 나타냅니다.

과제 1과 2의 주행 경로는 각각 20→22→24, 20→22→21→18이다. AGV는 라벨 4610012200을 통과했습니다. 작업 1에는 이 라벨에 해당하는 명령어가 없습니다. AGV는 여기서 어떤 명령어도 실행하지 않습니다. 22호선은 계속 직진하다가 24호선으로 진입합니다. 작업 2에서 이 레이블에 해당하는 명령은 461001220002이고 마지막 두 자리 '02'는 461001220002입니다. AGV가 여기에서 후진하여 오른쪽으로 회전하여 22번 라인에서 21번 라인을 입력했음을 나타냅니다. 비교를 보면 다음과 같습니다. AGV는 작업 명령의 실행 조건을 충족하는 태그에서만 명령을 실행합니다.

과제 3과 4의 주행 경로는 각각 24→21→16→14, 24→21→18이다. AGV는 모두 4722012100 라벨을 통과했습니다. 작업 3에서 이 라벨에 대한 AGV의 해당 명령은 472201210002이고 마지막 두 자리 '02'는 472201210002입니다. AGV가 후진하여 여기에서 우회전하여 21번 라인에서 16번 라인으로 들어갑니다. 작업 4에서 이 레이블에 해당하는 명령은 472201210001이고 마지막 두 자리 '01'입니다. AGV가 여기에서 후진하여 좌회전하고 21번 라인에서 18번 라인으로 진입한다는 것을 나타냅니다. 비교 결과: AGV는 다양한 작업을 완료할 때 동일한 라벨에서 다양한 명령을 실행할 수 있어 운전 유연성이 향상됩니다.

4 요약

이 기사에서는 전자 태그를 위치 식별로 사용하고 특정 작업에 따라 알고리즘에 의해 동작 지침이 생성되어 차량 제어 시스템에 저장됩니다. 이를 통해 차량은 다양한 작업 중에 동일한 전자 태그를 통과할 때 다양한 동작 명령을 실행할 수 있습니다. 전통적인 내비게이션 방식에서는 주행 경로가 고정되어 있고 라벨에서 실행되는 지침이 단일합니다. 이 방법은 복잡한 경로에서 차량 안내 문제를 해결하고 운전 유연성과 라벨 활용도를 향상시키며 특정 적용 가치를 갖습니다.