[發明專利]一種用于密集存儲區域的移動機器人路徑規劃方法

有效

• 申請號: 201210329986.8
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102830702A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 景國輝;楊宇
• 申請（專利權）人: 無錫普智聯科高新技術有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

技術領域

本發明屬于移動機器人領域，尤其是一種用于密集存儲區域的移動機器人路徑規劃方法。

背景技術

移動機器人應用于物流倉儲和停車場等場合時，需要在有障礙物并且在高密度存儲和巷道少的條件下，尋找一條從給定起點到終點的工作路徑，使移動機器人在運動過程中能安全無誤地繞過所有障礙物。

目前，移動機器人路徑規劃方法主要包括兩種類型：1、全局路徑規劃：預先規劃出一條無碰路徑，根據已知環境模型找出從起始點到目標點的可行或最優路徑，其環境信息大多是靜止障礙；2、局部路徑規劃：工作環境是未知或部分未知，障礙物的尺寸、形狀和位置信息必須通過傳感器獲得，再實時作出局部路徑規劃決策。

不論是全局路徑規劃還是局部路徑規劃，其實質都離不開在障礙物以外的自由空間中去規劃路徑，例如柵格法、可視圖法及其衍生方法等。專利文獻“一種基于類三維地圖的移動機器人全局路徑規劃方法”（申請號201010022082.1）通過挖掘障礙物本身的三維特性，利用障礙物高度差異，將普通柵格地圖改造為基于等高線原理的類三維地圖，其優勢在于通過等高方法將障礙物進行了分類，縮小了捕捉范圍，使得障礙物捕捉更準確，編程方便，執行效率高。該規劃方法與常規柵格法相比，在一定程度上克服了粒度大則不準確、粒度小則耗費時空的天然缺陷。但是，該方法僅是基于柵格計算上的改進，其存在的問題是：移動機器人規劃路徑仍然受障礙物制約，當障礙物出現時必須繞過障礙物，對由此帶來的時空消耗則無能為力。

移動機器人路徑規劃方法的全局路徑規劃的優勢在于：安全可靠性強，不足之處在于：比較依賴于靜態環境，對于頻繁變化的環境信息響應不夠及時，因此，建立一個能夠實時跟蹤變化的環境信息，確保“實時重規劃”的全局路徑規劃方法是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種合計合理、效率高、安全性強的用于密集存儲區域的移動機器人路徑規劃方法。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種用于密集存儲區域的移動機器人路徑規劃方法，包括以下步驟：

步驟1：調度層服務器建立一初始化網狀路徑圖；

步驟2：調度層服務器檢測到有存取貨物任務時，獲取起始點和目標點信息，在起始點和目標點之間再劃分若干個子任務，每個子任務又設有各自的起始點和目標點，每個子任務被劃分以下任務類型之一：空車尋貨子任務或負載運貨子任務；

步驟3：調度層服務器根據存取貨物的子任務和任務類型建立移動機器人動態規劃路徑并將移動機器人動態規劃路徑發送給移動機器人；

步驟4：移動機器人接收移動機器人動態規劃路徑并執行相應的子任務；

步驟5：移動機器人執行完相應的子任務后，向調度層服務器發送移動機器人的動態位置、貨物的動態位置以及移動機器人的負載狀態；

步驟6：調度層服務器根據移動機器人的報告，更新移動機器人的當前位置、負載狀態、與原起始點及目標點相關的權值，循環執行步驟3至步驟6直至所有子任務完成。

而且，所述建立初始化網狀路徑圖的方法包括以下步驟：

⑴獲得存儲位圖紙，設所有存儲位為空存儲位；

⑵建立存儲點：取每個存儲中心點作為存儲點；

⑶建立路點：沿著巷道行駛路線分別與兩邊各個存儲點作垂線，其垂線的交點為路點；

⑷連接以上任意相鄰兩點之間的連線作為移動機器人行走路線，從而構成初始化網狀路徑圖。

而且，所述移動機器人行走路線包括垂直方向兩點之間的連線、水平方向兩點之間的連線、傾斜角度方向兩點之間的連線。

而且，所述的存儲點包括如下屬性：存儲點在存儲區中的位置、貨物存放時的角度、存儲位的長度、存儲位的寬度；所述的路點包括如下屬性：路點在存儲區中的位置、停放貨物時的角度、停放貨物時的長度、停放貨物時的寬度、路點是否可供移動機器人旋轉。

而且，所述網狀路徑圖上的每條線段設有權值，該權值等于距離的長度。

而且，所述權值的計算方法為：⑴在當前路徑有障礙物的條件下，當任務類型為負載送貨任務時，距離值為無窮大；⑵當任務類型為空車尋貨時，其距離值為實際距離。

而且，所述調度層服務器建立動態規劃路徑的方法為：調度層服務器將起始點信息、目標點信息、移動機器人的負載狀態以及權值傳輸給圖搜索法，由圖搜索法根據上述參數找出從起始點到目標點最短路徑作為移動機器人當前路徑，從而得到移動機器人動態規劃路徑。

而且，所述的移動機器人動態規劃路徑分為移動機器人空載動態規劃路徑和移動機器人負載動態規劃路徑。