中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在2025年的壓鑄機(jī)行業(yè)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，眾多企業(yè)紛紛投入到這一領(lǐng)域，試圖搶占更多市場(chǎng)份額。對(duì)于中小型壓鑄機(jī)企業(yè)而言，提高生產(chǎn)效率、降低成本成為了在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出的關(guān)鍵。而自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)(AGV)在裝配車(chē)間的路徑規(guī)劃是否合理，直接影響著物料配送效率和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，因此對(duì)AGV路徑規(guī)劃的研究與優(yōu)化顯得尤為重要。

  一、壓鑄機(jī)裝配車(chē)間 AGV 路徑規(guī)劃的重要性與算法選擇

  《2025-2030年全球及中國(guó)壓鑄機(jī)行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》指出，壓鑄機(jī)裝配作為中小型壓鑄機(jī)制造過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涵蓋機(jī)架部裝、電氣部裝等6個(gè)步驟，物料配送主要依靠 AGV 從暫存區(qū)運(yùn)送至裝配工位。裝配車(chē)間內(nèi)，區(qū)域情況復(fù)雜，暫存區(qū)及工位間可行區(qū)域大小不一，單個(gè)裝配工位零部件擺放密集。并且，AGV配送的零部件大多體積大、重量重，在密集區(qū)域和轉(zhuǎn)彎處，對(duì)AGV行駛穩(wěn)定性要求極高。

  路徑規(guī)劃是實(shí)現(xiàn) AGV 自主導(dǎo)航的核心部分，合理的路徑規(guī)劃對(duì)提升配送效率和安全性意義重大。當(dāng)前，針對(duì)特定環(huán)境的路徑規(guī)劃算法主要分為兩類(lèi)。一類(lèi)是基于已知環(huán)境模型的全局路徑規(guī)劃算法，如 A算法、Dijkstra 算法和遺傳算法等;另一類(lèi)是基于傳感器信息的局部避障算法，包括動(dòng)態(tài)窗口方法(DWA)算法、TEB 算法和人工勢(shì)場(chǎng)法等。考慮到 A算法憑借啟發(fā)式評(píng)價(jià)函數(shù)能確保搜索方向與目標(biāo)一致，可快速實(shí)現(xiàn)最短路徑規(guī)劃，所以將其作為全局路徑算法。而 DWA 算法綜合考慮 AGV 運(yùn)動(dòng)模型與環(huán)境因素，更契合實(shí)際運(yùn)行需求，因此被選作局部路徑算法。

  二、壓鑄機(jī)裝配車(chē)間 AGV 全局路徑規(guī)劃算法改進(jìn)

  (一)A * 算法基本原理

  A * 算法依據(jù)給定的起點(diǎn)和終點(diǎn)信息，通過(guò)搜索和評(píng)價(jià)可行節(jié)點(diǎn)來(lái)求解最短路徑。在節(jié)點(diǎn)搜索過(guò)程中，已確定為路徑的節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)于 Closed 集合(父節(jié)點(diǎn))，與父節(jié)點(diǎn)相鄰且可達(dá)的節(jié)點(diǎn)(子節(jié)點(diǎn))存于 Open 集合。是當(dāng)前子節(jié)點(diǎn)到終點(diǎn)的成本估計(jì)值，成本值最小的子節(jié)點(diǎn)會(huì)被視為新的父節(jié)點(diǎn)。其具體步驟如下：首先初始化 Open 集合和 Closed 集合，將起點(diǎn)添加到 Open 集合;接著獲取起點(diǎn)鄰近可達(dá)節(jié)點(diǎn)作為子節(jié)點(diǎn)加入 Open 集合，并把起點(diǎn)從 Open 集合移至 Closed 集合;選取值最小的點(diǎn)作為新父節(jié)點(diǎn)并轉(zhuǎn)移至 Closed 集合;之后檢查新父節(jié)點(diǎn)鄰近節(jié)點(diǎn)，按規(guī)則處理;重復(fù)上述步驟，直到 Open 集合出現(xiàn)目標(biāo)點(diǎn)或集合為空。

  (二)改進(jìn) A * 算法

  A算法規(guī)劃的路徑常存在大量拐點(diǎn)，平滑度低，影響 AGV 平穩(wěn)運(yùn)行。經(jīng)仿真對(duì)比，改進(jìn)后的 A * 算法將路徑從 8.66cm 縮短到 8.3cm，最大轉(zhuǎn)角從 45° 縮小到 30°。

  三、壓鑄機(jī)裝配車(chē)間 AGV 局部路徑規(guī)劃算法改進(jìn)

  (一)動(dòng)態(tài)窗口算法基本原理

  DWA 算法把滿足約束的速度采樣空間定義為動(dòng)態(tài)窗口，遍歷窗口中的線速度和角速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)模型推算多條路徑，再用評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)分，選取得分最高的路徑作為最優(yōu)路徑。

  (二)改進(jìn)動(dòng)態(tài)窗口評(píng)價(jià)函數(shù)

  在壓鑄機(jī)裝配車(chē)間，對(duì) AGV 行駛平穩(wěn)性要求高，而 DWA 算法路徑規(guī)劃效果取決于評(píng)價(jià)函數(shù)設(shè)定。

  四、壓鑄機(jī)裝配車(chē)間 AGV 路徑規(guī)劃算法實(shí)例驗(yàn)證

  以某壓鑄機(jī)裝配車(chē)間作為 AGV 應(yīng)用環(huán)境，該車(chē)間各裝配工位有物料車(chē)裝載零部件，由 AGV 從暫存區(qū)配送至裝配區(qū)?？紤]到 AGV 轉(zhuǎn)彎和避障時(shí)路徑平滑度的重要性，采用 SLAM 創(chuàng)建柵格地圖，白色為可通行區(qū)域，黑色為不可通行區(qū)域，灰色為未知區(qū)域。

  全局路徑規(guī)劃結(jié)果顯示，改進(jìn)后的路徑比優(yōu)化前更加平滑。局部路徑規(guī)劃方面，改進(jìn)前局部路徑與全局路徑方向不一致，小車(chē)易繞行;改進(jìn)后二者更貼合，轉(zhuǎn)角幅度更小。從角速度變化曲線來(lái)看，改進(jìn)后角速度集中在 0.00 - 0.25 區(qū)間，突變情況減少。在密集環(huán)境測(cè)試中，將 AGV 小車(chē)置于其中，對(duì)改進(jìn)前后算法分別執(zhí)行 50 次，改進(jìn)前算法成功率為 30%，改進(jìn)后提升至 76%。

  總結(jié)

  為應(yīng)對(duì)2025年壓鑄機(jī)行業(yè)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，中小型壓鑄機(jī)企業(yè)在提升生產(chǎn)效率方面不斷探索。本文針對(duì)壓鑄機(jī)裝配車(chē)間 AGV 路徑規(guī)劃問(wèn)題，提出基于 A算法和 DWA 算法的優(yōu)化方案。通過(guò)改進(jìn) A算法，識(shí)別并去除冗余路徑，增加節(jié)點(diǎn)密度、調(diào)整轉(zhuǎn)角大的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，有效提高了路徑平滑度;改進(jìn) DWA 算法的評(píng)價(jià)函數(shù)，引入全局方向成本函數(shù)，彌補(bǔ)了 AGV 易繞行的缺陷。實(shí)例驗(yàn)證表明，優(yōu)化后的路徑規(guī)劃算法使 AGV 在運(yùn)輸物料時(shí)行駛更平穩(wěn)，在車(chē)間密集區(qū)域的成功通過(guò)率提高了 46%。不過(guò)，該方法仍存在不足，未來(lái)還需全面考慮更多影響因素，進(jìn)一步提升 AGV 在車(chē)間環(huán)境中的適用性，助力中小型壓鑄機(jī)企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。

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