1、 郑州大学毕业设计（论文） 题 目 AGV 调度系统设计 院 系 国际学院 专 业 机械工程及其自动化 年 级 学生姓名 指导教师 20XX 年 X 月 X 日 郑州大学学士学位论文 AGV 调度系统设计 摘 要 近年来，随着现代制造业的高速发展以及国内人力成本的不断提高，现代工厂对生产力、鲁棒性的要求不断提高， AGV 作为作为现代制造系统里的一个新兴的子系统，可以根据生产需要、工艺流程、仓储要求等突发情况随时对调度系统进行调整，极大地降低了生产车间对人力资源的需求量，实现了 AGV 小车与主系统之间物流联通的信息化，增强了整个制造系统的鲁棒性，没有局限性、效率低、货物破损率高等传统物流过程
2、中经常出现的问题，有自动化程度高、安全可靠、人力需求很少、施工铺设轨道以及建立系统较为简单且维修方便、与传统的输送带和传送线相比运行过程中无噪音无污染运行成本低廉等优点，因而 AGV 被广泛地应用于汽车制造行业、烟草行业、工程机械制造行 业、机场码头邮局等物资运输场所等在国内外的现代智能工厂改造中得到了越来越多的应用。 本文针对 XXXX 智能工厂改造方案的子方案 “AGV 小车调度系统设计 ” 进行研究。了解 AGV 的定义、路径导引方式、控制以及通讯的基本原理， AGV 小车系统的历史背景、特点以及应用范围；研究 AGV 小车的调度原理和方法，结合实际情况在给出的车间草图基础上铺设 AGV
3、 小车的路径；用 Visio 建立调度流程图对调度流程进行描述；了解以路径最短为原则求最优解的算法有哪些并结合实际情况选择 Dijkstra 算法作为研究内 容；设立一些假设来简化课题并以路径最短为原则使用 Dijkstra 算法求最优解；熟悉 C 语言知识，针对已经完成的优化算法使用 C 语言编程进行描述。 关键词： AGV、调度、 Dijkstra 算法、 C 语言 Abstract In recent years, with the rapid development of modern manufacturing industry and the continuous improvem
4、ent of domestic labor costs, modern factory for the requirement of increasing the productivity, robustness, AGV as a modern I 郑州大学学士学位论文 AGV 调度系统设计 manufacturing system, a new subsystem, can according to production needs, process, storage and other emergency at any time to adjust dispatching system,
5、 significantly reduced the demand for human resources in the workshop, with the main system for logistics information of unicom, enhanced the robustness of the manufacturing system, no limitations, low efficiency and high goods breakage problems that often appear in the process of traditional logist
6、ics, have a high degree of automation, safe and reliable, human needs few laying track, construction and building system is relatively simple and convenient maintenance, compared with the conventional conveyor belt and transmission line operation no noise pollution in the process of the advantages o
7、f low cost, thus AGV is widely used in automobile manufacturing industry, the tobacco industry, engineering machinery manufacturing industry, airport terminal post offices and other places of goods transportation at home and abroad, such as the reform of the modern intelligent factory got more and m
8、ore applications. In the light of the son XXXX intelligent plant retrofit scheme plan “AGV vehicle scheduling system design“ for research. Understand the definition of AGV, route guidance method, control and communications, the basic principle of the historical background of AGV car system, characte
9、ristics and application scope; Study of AGV car scheduling principle and method of combining actual situation on the basis of given workshop sketches laid the path of the AGV car; Description of scheduling process is established using Visio scheduling flow chart; Know the optimal solution based on p
10、rinciples of shortest path algorithm and combined with actual situation choice Dijkstra algorithm as the research content; Set up hypothesis and with the principle of the shortest path for the principle using the Dijkstra algorithm the optimal solution; Familiar with C language knowledge, in view of
11、 the completed optimization algorithm using C language programming is described. Key words: AGV, scheduling, Dijkstra algorithm, C language II 郑州大学学士学位论文 AGV 调度系统设计 目录 摘 要 . I Ab stract. . I 目录 . III 第一章 绪论 . 1 1.1 课题的背景 . 1 1.1.1 AGV 概述 . 1 1.1.2 AGV 的特点 . 1 1.1.3 AGV 的应用 . 2 1.2 选题的目的意义 . 5 1.3 国内
12、外研究概况 . 7 1.4 本文研究内容 . 9 1.5 本章小结 . 11 第二章 AGV 小车路径设计 . 12 2.1 XXXX 裁剪车间智能化改造整体方案 . 12 2.1.1 集团目前生产流程分析 . 12 2.1.2 总体示意图 . 12 2.1.3 总体方案图 . 13 2.2 模型简化 . 16 2.3 AGV 小车轨道铺设 . 17 2.4 本章小结 . 17 第三章 AGV 小车路径优化 . 19 3.1 AGV 小车调度流程 . 19 3.2 任务与 AGV 小车的匹配问题 . . 21 3.3 选择算法 . 22 3.4 利用 Dijkstra 算法求解最短路径 . 2
13、5 3.5 本章小结 . 32 第四章 优化算法编程 . 33 4.1 C 语言 . 33 III 郑州大学学士学位论文 AGV 调度系统设计 4.1.1 C 语言的历史背景 . 33 4.1.2 C 语言的特点 . 34 4.2 运行 C 程序的步骤与方法 . 35 4.2.1 运行 C 程序的步骤 . 35 4.2.2 上机运行 C 程序的方法 . 35 4.2.3 用 C 语言描述 Dijkstra 算法 . . 35 4.3 仿真 . 40 4.4 本章小结 . 41 第五章 总结 . 42 致 谢 . . 43 参考 文献 . . 44 IV 郑州大学学士学位论文 AGV 调度系统设
14、计 第一章 绪论 1.1 课题的背景 1.1.1 AGV 概述 AGV（ Automated Guided Vehicle）经常是指那些以电磁或光学为导引装置， 按照规定的路径行驶，且同时具有安全保护和运载能力的的车辆，但由于其拥有 可操控、智能化和即时信息交流等特点 AGV 属于轮式运动机器人 WMR（ Wheeled Mobile Robot）的范围内。可以以充电蓄电池为动力，在人力成本高昂、高危环 境等不利条件下不需要驾驶员的物流运输车辆。其控制以及调度通常通过电脑主 系统收集信息分析判断后进行处理，行动方面有时也有沿着预先铺设好的电磁轨 道 (electromagneticpath-f
15、ollowingsystem)作为设定运行线路， AGV 小车通过 电磁轨道所提供的信号进行移动。 1.1.2 AGV 的特点 AGV 小车与传统的车间物流工具相比具有以下特点： 1、降低劳力需求； 2、拥有良好的鲁棒性和柔性； 3、系统不会因少数 AGV 因突发情况无法工作而陷入瘫痪； 4、提高了产品物流过程中的安全性和可靠性； 5、空间占用率小； 6、能耗少； 7、易于安装维护； 8、投入成本较高，回报期相对较长； 9、自动化水平高与其它自动化系统相配合时会非常方便快捷； 1 郑州大学学士学位论文 AGV 调度系统设计 10、 AGV 小车对比如强光、风沙、雨雪天气等恶劣的户外环境适应性不
16、强， 所以 AGV 小车一般只能在相对稳定的室内环境如车间中使用； 11、采用磁导的 AGV 小车不能在金属材质的地面上通行。 1.1.3 AGV 的应用 AGV 系统在制造业中有非常广泛的应用，重要用于仓储、加工制造、产品装配、物料分发等方面。 1、仓储业 AGV 系统最早得到应用的场所就是仓储业。目前世界上大约有两千多座大小仓库采用了 AGV 系统进行仓储运输，两万多台 AGV 小车在此过程中被使用。根据某研发组织所发布的消息， 2000 年，海尔集团在其投资建设的智能立体仓库中使用了柔性 AGV 小车搬运系统，数台 AGV 小车每日可完成两万余次仓储运输任务。仓储企业在发展过程中采用传统
17、的人工搬运作业方式通常情况下是适应不了其企业的规模发展，原因主要有两个方面：第一，随着货物搬运需求的快速增长，落后的人力搬运作业方法通常会伴随着较高的货物破损率和低下的效率；第二，传统的人工搬运作业方式会使仓储企业的自动化、信息化、智能化程度较低，对于大量的仓储任务不便于管理和信息反馈。 2、制造业 AGV 系统在制造业的流水生产线中得到了广泛应用。由多台 AGV 小车组成的柔性系统，在运输过程中 AGV 小车的 路径铺设可根据实际的订单需求、生产工艺、订单紧急程度等各种突发情况随时进行调整，提高了系统的鲁棒性。随着企业的不断发展壮大，产品中科技含量的加成成为公司与公司之间较量的决定性因素，科
18、技越是先进公司所能够获得的利润就越高，拥有了新兴技术的企业就如同在众多企业前进的道路上拥有了领跑地位，国内的一些汽车制造企业在汽车装试以及汽车零部件的生产加工等领域都加大了科技投入和技术创新以提高产能和生产效率，在近些年来在汽车的生产组织、信息管理和物流技术等各种方面取得了很多喜人的进步。据某汽车企业研发中心的一位权威人士发布的 一则消息，称：未来的汽车制造业的前景趋势是智能化、信息化、灵活化、柔性化。而 AGV 小车的出现必将在未来的制造企业发展过程中得到更多的应用。 2 郑州大学学士学位论文 AGV 调度系统设计 3、装配 美国通用汽车公司 90%的 AGV 用在汽车装配生产线中，欧洲各国
19、整个 AGV 数量的 57%被应用于汽车装配生产线中。对于各加工台之间的元器件 FMS 要求很高的物流效率，而 AGV 柔性物流运输系统能提供拥有较好鲁棒性的方案，可以根据实际生产需求对 AGV 小车的轨道路径进行编程来改变路径来执行由主系统分配的运输任务，使整个运输系统能够更好地完成预期目标。如今，国内甚至出现了一些专门适应于汽车零部件装配流水生产线和发动机安装流水生产线的 AGV 系统，专用于汽车总装和发动机、变速箱等重要零部件的安装环节，取代了传统的输送机或输送带。 AGV 系统还能通过改变调度方式、 AGV 小车路径轨道等方式完成汽车装配过程中的混流作业以及执行特殊定制的生产方式等。
20、在其它方面 AGV 系统也有被得到 应用。在军事上，以 AGV 的自动驾驶为基础进行添加改造，使其能够执行一些高危任务比如放置高放射性材料、拆除爆炸物等；在胶片生产过程中， AGV 可以在黑暗环境中正常运输物料；邮政行业将邮件收入区的邮件运输到处理区以及从处理区到分发区的过程中也有使用 AGV 系统。 3 郑州大学学士学位论文 AGV 调度系统设计 4 郑州大学学士学位论文 AGV 调度系统设计 图 1-1 AGV 的应用 1.2 选题的目的意义 随着现代中国人口老龄化问题的不断加剧，人力成本不断上升以及产业结构 升级所带来的压力，此外一些行业因技术水平、工作环境等因素的不断变化造成 的招工难现象，再加上随着现代制造业的高速发展现代工厂对生产力、鲁棒性的 要求不断提高，当今社会对生产力的提高的需求不断增加。二零一五年二月根据 IFR 发布的二零一四年世界机器人统计数据报告，预测二零一七年中国企业 在加工制造以及装配车间等场所所使用的工业机器人的数量将由现有的十六点 二万台增加到四十二点八万台。由此可以推测，到了二零一七年中国企业的工业 机器人使用量将成为全世界第一，企业自动化程度也将由此进入世界领先水平。 5
