本書包含面向智能制造的 AGV 需求而開展的路徑規劃與自主協同控制兩大主題內容。首先分析了智能制造的發展現狀與發展趨勢，并由此引出了面向新一代智能制造的 AGV 物料運輸需求；其次介紹了兩大主題的關鍵基礎技術——同時定位與建圖（SLAM）技術；然后重點論述了常見智能優化算法（包括 GA、GWO算法、FA、Q-Learning 算法）和多 AGV 協同控制；最后給出了應用 AGV 進行物料運輸的智能制造系統案例。 本書適合從事人工智能、智能制造的科研人員和工程技術人員及管理人員閱讀，也適合相關專業的高年級本科生和研究生閱讀或作為輔助教材使用。
姚錫凡博士，現任華南理工大學教授/博士生導師，兼任中國機械工程學會工業大數據與智能系統分會委員、廣東省制造業信息化分會理事、《International Journal of Advanced Manufacturing Technology》和《Sensors》雜志專刊的客座編輯(Guest Editor)，《Applied Intelligence》和《組合機床與加工自動化技術》等雜志編委，20多年來一直從事數字制造、集成制造、智能控制和智能制造等相關研究工作，在"Information Science”、"Journal of Intelligent Manufacturing”、"International Journal of Advanced Manufacturing Technology”、"International Journal of Computer Integrated Manufacturing”和"Journal of Production Research”等智能制造/集成制造/先進制造國際一流（Q1）SCI期刊、《計算機集成制造系統》等國內著名EI學術期刊和IEEE等學術會議上發表高水平論文近300篇、獲得專利授權20余件和軟件著作版權10余件，出版了《人工智能技術及應用》、《制造物聯網技術》和《智慧制造理論與技術》等相關專著5部；先后主持完成了國家自然科學基金、國家863計劃和廣東省科技計劃等項目30余項。
第 1 章 緒論 ........................................................................................................................ 1
1.1 智能制造的發展現狀與發展趨勢 .................................................................................... 1
1.1.1 智能制造的發展現狀 ............................................................................................ 2
1.1.2 智能制造的發展趨勢 ............................................................................................ 6
1.2 面向新一代智能制造的 AGV 物料運輸需求 .................................................................. 9
1.3 路徑規劃問題與多 AGV 協同調度的研究現狀 ............................................................ 12
1.3.1 路徑規劃問題的研究現狀................................................................................... 12
1.3.2 多 AGV 協同調度的研究現狀 ............................................................................ 16
1.4 本書的內容安排 .............................................................................................................. 18
本章參考文獻 ........................................................................................................................... 19
第 2 章 SLAM 技術 ........................................................................................................... 24
2.1 SLAM 的研究背景 .......................................................................................................... 24
2.2 視覺/激光 SLAM 的關鍵技術及應用 ........................................................................... 27
2.2.1 SLAM 系統架構的組成 ...................................................................................... 27
2.2.2 前端里程計 .......................................................................................................... 29
2.2.3 后端優化與回環檢測 .......................................................................................... 35
2.2.4 SLAM 系統模擬仿真 .......................................................................................... 41
2.3 真實環境中視覺 SLAM 技術面臨的挑戰 ..................................................................... 44
2.3.1 弱紋理環境中點線特征融合的 SLAM 系統 ...................................................... 45
2.3.2 動態環境中的視覺 SLAM 系統 ......................................................................... 49
2.3.3 基于 CNN 的視覺里程計 .................................................................................... 54
2.3.4 基于 CNN 的回環檢測 ........................................................................................ 61
2.3.5 視覺與激光雷達融合的 SLAM .......................................................................... 66
本章參考文獻 ........................................................................................................................... 69
第 3 章 單 AGV 路徑規劃 .................................................................................................. 72
3.1 地圖建模方法與 AGV 工作空間 .................................................................................... 72
3.1.1 地圖建模方法 ...................................................................................................... 72
3.1.2 AGV 工作空間 ..................................................................................................... 74
3.2 常見智能優化算法的概述 .............................................................................................. 75
3.2.1 GA......................................................................................................................... 75
3.2.2 GWO 算法 ............................................................................................................ 76
3.2.3 FA ......................................................................................................................... 77
3.2.4 Q-Learning 算法 ................................................................................................... 78
3.3 單目標靜態路徑規劃 ...................................................................................................... 80
3.3.1 基于改進 GA 實現 ............................................................................................... 80
3.3.2 基于改進 GWO 算法實現 ................................................................................... 90
3.3.3 仿真實驗結果 ...................................................................................................... 95
3.4 單目標動態路徑規劃 .................................................................................................... 102
3.4.1 基于改進鄰域搜索算子的 GA 實現 ................................................................. 102
3.4.2 基于改進 Q-Learning 算法實現 ........................................................................ 114
3.5 多目標路徑規劃 ............................................................................................................ 128
3.5.1 IAGSAA ............................................................................................................. 128
3.5.2 IFA ...................................................................................................................... 139
3.5.3 改進 DQN 算法 .................................................................................................. 149
本章參考文獻 ......................................................................................................................... 156
第 4 章 多 AGV 協同控制 ................................................................................................ 160
4.1 多 AGV 物料運輸系統的控制方法 .............................................................................. 160
4.2 多 AGV 物料運輸系統的調度原則 .............................................................................. 162
4.3 AGV 的路徑沖突現象 ................................................................................................... 163
4.4 工廠仿真環境的構建 .................................................................................................... 164
4.5 物料中轉站的選址與區域間 AGV 最優路徑 .............................................................. 169
4.6 物料存儲點的選址與加工區域內 AGV 最優路徑 ...................................................... 170
4.7 多 AGV 物料運輸系統可視化平臺 .............................................................................. 174
4.8 正常運行時的沖突調度 ................................................................................................ 177
4.9 加工機器的故障調度 .................................................................................................... 183
4.10 加工區域內 AGV 的故障調度 .................................................................................... 187
4.11 基于圖神經網絡的共融 AGV 自主作業調度 ............................................................ 193
本章參考文獻 ......................................................................................................................... 204
第 5 章 應用案例 ............................................................................................................. 207
5.1 實驗室應用案例 ............................................................................................................ 207
5.2 熱處理應用案例 ............................................................................................................ 215
5.3 調度模塊設計 ................................................................................................................ 221
5.3.1 現有系統的需求分析 ........................................................................................ 222
5.3.2 模塊工作流程的設計 ........................................................................................ 224
5.3.3 數據庫表的結構設計與接口設計 ..................................................................... 225
本章參考文獻 ......................................................................................................................... 230
新書資訊