张中伟 李俊兰 吴立辉 武照云

(河南工业大学机电工程学院，河南 郑州 450001)

节能减排现已成为全球制造业实现可持续发展的共识[1]。机床作为机械加工工艺过程的执行主体，长期以来是节能机械加工系统研究的焦点，物料运输系统作为机械加工系统的重要组成部分，其相关设备能耗却较少被关注[2]。自动导引运输车(automated guided vehicle，AGV)作为典型的物料运输设备，目前在制造车间逐渐得到广泛应用。相应地，AGV路径规划(AGV path planning，AGVPP)是需要重点关注的一个问题。

关于制造车间AGVPP，目前研究大都关注运输距离、时间和成本等目标[3-5]，而能耗或能耗相关的环境影响指标却很少涉及。AGV普遍采用电池作为动力来源，在行驶过程中会持续消耗电能。当电池电量不足需要充电或更换电池时，AGV将暂时失去运输能力，从而影响AGV系统对运输任务的指派分配和调度，对车间物料运输系统运行造成干扰扰动。

针对现有研究存在的问题和不足，本文在制造车间环境下，通过合理假设与分析，建立了以运输距离和能耗为优化目标的节能单AGV路径规划(energy-efficient single AGVPP，ESAGVPP)模型。进而，利用粒子群优化算法(particle swarm optimization，PSO)求解模型。最后，通过案例研究验证了模型节能效果和求解方法的有效性。

1 问题描述与建模

1.1 模型假设

AGVPP通常包含两个步骤：(1)AGV应用环境的表达；(2)结合优化目标进行最优路径搜索[6]。

关于AGV应用环境表达，目前主要有拓扑地图、栅格地图和轨迹图3种形式[7]。其中拓扑地图创建简单，计算效率高，得到了广泛应用，尤其适用于车辆可行驶路径已知情形。……