摘要：随着城市的快速发展，泊车问题已经成为人们出行的难题之一，针对这个难题，提出一种智能的停车技术和设备。设想以单片机为基础核心的驱动控制引导小车实验系统，利用外围传感器，使AGV小车按照设定好的轨道运动，达到预定的目的。本文以泊车AGV控制系统设计与路径规划为重点，经过调研和目前需要解决的问题，确定主要研究内容。针对AGV控制系统硬件方案设计，包括车载AGV控制系统硬件设计，AGV控制系统主控器和AGV控制系统传感器。并详细分析了AGV路径规划方案，包括电子地图的绘制，环境模型的建立和路径搜索算法。
关键字：AGV；车辆管理；传感器；栅格建模
前言：
AGV是移动机器人的一种，是指具有引导装置，根据提前预定的或者实时规划的路径行驶的运输车。其主要特征是AGV运输车在上位机终端和车载控制系统的控制下，按照指令自主地沿提前预定地路线完成相应的作业。AGV发展到现在，已经广泛运用于仓储，制造，物流，车辆管理和其他特种行业。本文主要就AGV在停车库泊车方面的应用进行分析。
一、泊车AVG控制系统设计的意义
在城市车辆数目的高速增长下，泊车难在车辆管理的问题中越来越突出。泊车AGV是车辆管理的主要功能之一。智能化和机械化的泊车技术和设备，不仅仅可以降低成本，减少在车辆管理上面人力和时间的投入，还可以大大提高泊车的效率和时间，为用户提供更好的用户体验。发展AGV泊车不仅仅可以提高车辆管理的效率，最主要的是为人们的生活提供极大的便利，因此也具有巨大的商业效益，创造出巨大的经济效益。在上述的背景中，本文旨在研究AGV控制系统硬件方案设计，并设计相应的路径规划。
二、AGV泊车技术在国内外的发展以及现状
AGV技术发展自今已经有六十多年，最先引入在物流运输中。但是最先运用在泊车技术中，是2014年的德国SERVA公司，利用激光引导，对车辆的实行准确定位，实现了泊车的全自动化。AGV技术的核心是驱动控制。自AGV问世以来，关于AGV驱动控制就一直被关注研究。国外最早的AGV驱动PID因功能单一，结构简单，而用途却是越来越广泛，所以越来越无法满足需求。1974英国完成首个实验性的蒸汽机控制，采用了模糊逻辑和模糊推理，大大提高了控制效果。2010年韩国采用改进PID方式控制AGV转动，该方法可以对线性模型进行理想控制。
三、AGV控制系统硬件方案设计
泊车作业要求AGV小车能够在短时间内执行相应控制操作，并且和上位机通讯，因此要求很高。这是和传统物流AGV的要求不一样的，所以为了选择符合要求的控制器，本文主要研究性能更好的嵌入式应用系统。
1.车载AGV控制系统硬件设计
嵌入式系统由硬件和软件两部分，在嵌入式系统设计前期，硬件的合理性对整个系统性能起到了决定性作用。嵌入式系统整体感比较强，能够把复杂的整体结构分化为各种简单的子系统。
2.AGV控制系统主控器
STM32F103VET6处理器最高工作频率可达72MHz，属于中端32位ARM微处理器。工作电压2-6V，能耗低，性能高，可满足大多数工程设计应用，因此被广泛的运用于众多领域。
时钟电路对于数字芯片工作十分重要，是内部时序的时间基础。晶振结合必要的外部电路课构成外部时钟振荡电路，具有稳定好，精度高的优点，被广泛运用在数字电路设计中。
复位电路主要是在外部上电瞬间提供复位信号，并且系统在运行时出现故障也能起到重启的效果，可以起到保护作用。
3.AGV控制系统传感器模块
磁导航传感器：本文选择使用磁通门传感器作为磁导航传感器。将磁导航传感器安装在AGV小车底部，AGV作业时，磁导航传感器检测行驶路线的磁场信息对当前的作业轨迹进行收集，然后将位置信息传递给主控器，主控器会对数据进行处理，通过控制左右两个电机的差速控制AGV方向的调整。
地标阅读器：本文采用晨控自动化公司的CK-G06作为地标阅读器，通过射频无线电对电子标签进行信息读取，一方面能够实时掌控到AGV当前的位置，另一方面能够根据地标来判断AGV运动的路线是否正确，避免出现AGV未按照预定规划路径运动的情况，必要时可以进行人工干预。
避障传感器：AGV避障传感器是避免作业期间与范围内的障碍物发生碰撞的装置，是为了保障AGV在作业时范围内人员和财产的安全。本文采用PBS-03JN2D作为传感器，通过红外线LED来探测范围内的障碍物。
气体检测传感器：泊车过程中需要考虑到有没有可燃性气体挥发的情况，这将会直接影响到整个停车库的安全。因此，为了能够对可燃性气体进行准确检测，可以使用华凡科技HFT-12作为传感器，以便确定泊车时是否存在可燃性气体挥发情况，确保泊车的安全。
电源模块：为了保证AGV能够持续工作，因此对匹配的电池要求要高，因此本文设计了专门的电源系统，该电源系统主要有在线充电系统、电池包和电池检测系统组成，并与AGV中央处理单元和地面控制系统相连接，能够提供充足的电能。
四、AGV路径规划方案
AGV路径规划是指AGV依靠传感器获取环境信息，根据规定的评价标准，找到一条从起始状态到目标状态的无碰、安全的路径，并在此基础上尽可能的优化的路径。针对智能泊车领域，本文是在环境情况确定的情况下，对AGV进行相应的路径规划分析。
1.电子地图绘制
电子地图是在进行正式铺设线路前，首先在虚拟环境下模拟实验，这样可以提前发现问题，而且可以减小成本，方便反复验证。通过电子地图能够对停车库内所有的物体以节点的形式标志出来，从而合理对AGV运动的路线进行规划，在保证路线最短的同时，避免AGV运动过程中与其他物体发生碰撞。
2.建立环境模型
地图建模是指将各种传感器获得的环境信息进行融合并抽象成地图模型。优点就是在模拟实验的时候可以根据实际情况进行变化，直至找到最合适的设计。栅格法是地图建模的一种方法，主要是将AGV的作业环境用网格均匀划分，通过赋值每一个单元，赋予不同的值代表不同的含义，结合选用的启发式路径规划算法搜索安全路径。环境建模对于路径规划至关重要，而栅格网络的选择决定了环境建模是否合理，因此栅格网络单元大小的选择至关重要。
路径搜索算法：路径规划一直是AGV重点研究的方向，国内外相关学者和研究人员关于AGV路径进行了大量的研究分析。优良的路径是保证AGV在运动过程中不会出现锁死、碰撞等情况的重要前提，这样才能提高泊车的效率，同时也能能够保证多辆汽车泊车时出现拥堵、插队等情况。目前路径规划技术可以分为传统和智能两大类，两种方法各有各的优缺点，因此在实际的路径规划过程中要根据实际的情况采取相应的路径规划技术。
小结：
本文对AGV控制系统硬件设计进行分析，包括硬件系统结构设计以及各元件的选取，采用STM32F103VET6作为主控器，同时对于磁导航传感器，地标阅读器，避障传感器，以及气体传感器作出了详细的分析，选取了相对高能低耗，并且经济的设备。通过相应的设备，完成AGV路径规划方案的设计。当然，随着国民车辆的普及，智能化泊车的技术和设备也会越来越成熟，泊车AGV未来一定会成为一项基础设施，因为其效率和安全性能，不仅仅优化了车辆管理领域的问题，更是给人们带来了实际上的便利，方便人们的出行。
参考文献：
[1]陈井贺. 泊车AGV控制系统设计与路径规划[D].
[2]孙雪颜. 无人泊车AGV系统的规划与任务分配研究[D].