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云南电网责任有限公司昆明供电局物流服务中心
摘要：AGV是智慧仓储的重要组成部分，利用以AGV为基础的智慧调度体系，可以在减少改造工作量、简化系统结构的同时，压缩投入成本。因此，文章简要阐述了AGV的概念，论述了以AGV为基础的智慧仓储调度体系设计思路，并对以AGV为基础的智慧仓储调度体系实现方案进行了进一步探究，希望为智慧仓储管理的实现提供一些参考。
关键词：AGV；智慧仓储调度体系；电力物资
前言：在南方电网公司“185611”战略目标深层次落实进程中，电力物资供应链上各环节之间的整合愈加关键，而仓储调度水平的高低对整个物资供应链的运行效率具有至关重要的影响。电力营销类物资存在“少品种，大批量”与“多品种，小批量”相混合的特征，人工管理难度较大。而通过引入智慧仓储调度体系，有望实现自动化调度，提高作业效率。因此，以AGV为基础，探究智慧仓储调度体系的设计、实现就具有非常重要的意义。
一、AGV概述
AGV（Automated Guided Vehicle）即自动导引车、无人搬运车，隶属于WMR（Wheeled Mobile Robot，轮式移动机器人）范畴，特指装备有光学、电磁自动导引装置沿着规定的导引路径行进，发挥移载、安全保护功能。AGV可以根据上位机下达指令，结合车载传感器确定位置信息，在前期设定程序指挥下，沿规定路线，在指定位置停靠或者自动行进完成作业任务[1]。
从宏观来看，AGV技术可以划分为简易型AGV技术（Automated Guided Cart）、全自动AGV技术，前者主要沿固定流程、单一路径行进，后者主要沿更加复杂的路径规划以及多变的生产流程，不需人工干预，适用于全部搬运场合；从微观上来看，AGV技术包括装配型、搬运型两种类别，前者用于汽车生产线后桥、发动机、油箱等部件的动态自动化装配，或者大屏幕彩色电视机的自动化装配；后者用于造纸、电子、机械、食品、卷烟等行业。
二、以AGV为基础的智慧仓储调度体系设计
1、调度系统框架
相较于传统仓储物流调度体系而言，以AGV为基础的智慧仓储调度体系为多AGV协同下的物资自动化搬运，可以助推仓储空间从“由人到货”转化为“由货到人”。整个调度系统框架在任务信息流动视角下可以划分为服务层、网络层、工作层三个层级，其中服务层、网络层同属于地面控制系统，工作层则属于车载控制系统。具体如下：
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图1 以AGV为基础的智慧仓储调度体系结构框架
如图1所示，服务层是以上位机管理系统为智能核心的系统，可以经通信接口接收数据服务中心、用户订单信息，经恰当调度、任务分配、路径规划算法综合运算，达到任务的规划决策目标；网络层可以实现上层信息、下层信息交互，经外设接口数据、数据通信设备，将任务信息下发给工作层并向服务层实时反馈任务执行过程、环境信息；工作层主要经网络层接收上位机下达任务指令，并向网络层进行获取信息的反馈。
2、定位检测
在定位检测之前，需要确定以AGV为基础的智慧仓储调度导航方式。即在环境地图已知的基础上进行外围传感器加装进行自身所处世界坐标系位置、航向的核算，达成AGV导航功能。结合智慧仓储调度特点，拟采用电磁导航配合光学（红外反光标签）实现AGV定位导航。行驶过程中通过检测红外反光标签的ID（二维码），实现仓储的实时定位。在红外反光标签的ID应用前，需要对关键站位有效信息进行编码，仅对外提供视觉传感器可识别的坐标系旋向信息。比如，数据类型为int的站位ID“Station_Index”，x坐标定义为“Axes_X”，y坐标定义为“Axes_Y”，坐姿角度为“Angle”。在货架上粘贴标签后，配合RFID技术，形成可记录当前货盘存放物资种类或数量信息、地图站位信息的智能货物托盘。
3、路径规划
为满足货物及托盘的上架、下架、运输移动的需求，可以对基于AGV技术的无人叉车、无人托盘车的路径进行进一步规划。以巷道间通行方式为例，需要从解决行驶阶段极易出现的交通拥堵、冲突问题为重点，引入以起点为中心的发散式Dijkstra算法，该算法主要以搜索路径的累积代价为启发式进行路径最小节点的向外扩展，并估算扩展节点剩余路径代价下界，保障路径规划过程跳出局部障碍子获得最优解[2]。假定经转向修正的AGV当前位置节点、父节点分别为A（xf，yf）、C（xf-1，yf-1），预先达到节点为B（xf+1，yf+1），根据三点共线定理，在AGV预计行进方向一定的情况下，三点关系需满足：
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由上述路径，可以规划转向次数所少、线路最短的路径。
三、以AGV为基础的智慧仓储调度体系实现方案
1、开发环境
依托跨平台特性界面应用程序开发框架——Qt，面向对象，实现无人叉车、无人托盘车程序的一次编译。同时从整套系统应用出发，将上位机管理系统、与上位机配套的硬件设备纳入动态调度系统，达到对调度系统软件资源、硬件资源开展有效管控的效果[3]。
2、功能实现
以AGV为基础的智慧仓储调度体系实现主要是增加无人叉车、无人托盘车开展协同的方式来替代现有自动化立体仓库中的巷道堆垛起重机，达到简化系统结构、减少改造的工程量、减少投入成本的效果。同时综合应用分拣机械臂、二维码、RFID等技术，助推营销类物资的智慧仓储调度实现。具体功能实现途径有：引入智能货物托盘、标准货架+二维码，对旧有仓库开展改造。同时试制以AGV为基础的无人托盘车以及适用于多种电力营销类物资的分拣、堆放机械臂，搭建一套通用且可配置、可拓展、与旧有营销物资仓库智能化改造相适应的硬件及应用系统平台。在平台中实现无人托盘车自主自动充电、紧急避障，为电力营销类物资自动化存储/领用（入/出库）、自动盘点、仓储物资可视化规划及展示提供依据[4]。
整个功能实现过程为：以AGV为基础的智慧仓储调度体系指挥扫描件扫描到货入库清单上标签获取入库的物资数量、种类、责任人信息，并将信息发送给智能仓库门禁管理系统。同时使用与职工工牌一致的身份信息完成身份验证、识别，在入库货物、对应责任人之间建立联系。随后根据要求将货物摆放在传送带上，以激光矩阵扫描的方式，从正上方+两侧对货物数量、类别进行识别。同时由分拣机械臂自动抓取传送带上货物到对应货盘上并进行货盘相关信息的修改。最后由无人托盘车、无人叉车配合定位检测、导航，沿着运输到调度指挥位置，到达位置后叉取货盘并提升到预定货架高度完成货物入库以及系统内确认。
总结：
综上所述，以AGV为基础的智慧仓储调度体系可以面向现有仓库切实提升电力物资仓储的管理效率。因此，技术人员可以从营销类物资的入库、领取为入手点，以装备有电磁、光学自动导引装置的智能运输车作为载体，利用智能运输车的安全保护、可编程功能、移载功能，将入库货物托盘运输至指定上包台，同时将货物运输至相关位置。整个过程可以提高存储效率，避免资源浪费。
参考文献：
[1]朱明哲,孙丙宇.基于遗传算法的工厂仓储系统多AGV调度策略研究[J].电子技术,2021(01):33-37.
[2]邓希,胡晓兵,江代渝,彭正超.基于混合遗传算法的柔性作业车间机器和AGV规划[J].四川大学学报(自然科学版),2021(02):73-82.
[3]潘迎新,白丹宇,曾庆成,谢晨希,陈周昊.基于差分进化算法的自动化集装箱码头AGV调度问题[J].重庆师范大学学报(自然科学版),2021(01):121-129.
[4]王体春,徐本领.基于排队论的仓储AGV配置和调度分析[J].机械设计与制造,2020(04):266-269.