[發(fā)明專(zhuān)利]一種多障礙空間多AGV機(jī)器人協(xié)作防碰撞路徑優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610513956.0
• 申請(qǐng)日: 2016-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106041931B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程良倫;林嘉華;王濤;肖紅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種多障礙空間下多AGV機(jī)器人協(xié)作防碰撞路徑優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，對(duì)獲取的機(jī)器人所處環(huán)境的圖像信息進(jìn)行網(wǎng)格化二維重構(gòu)，再現(xiàn)機(jī)器人所處的環(huán)境網(wǎng)格化模型；

步驟2，在網(wǎng)格化圖像基礎(chǔ)上以自身機(jī)器人為原點(diǎn)建立一個(gè)x,y二維坐標(biāo)系，并且建立一個(gè)優(yōu)化路徑庫(kù)；

步驟3，在建立的所述x,y二維坐標(biāo)系中，計(jì)算獲取網(wǎng)格的交叉點(diǎn)和機(jī)器人所在位置坐標(biāo)、目標(biāo)位置坐標(biāo)之間的連通性，從而計(jì)算出機(jī)器人自身到目標(biāo)位置的最優(yōu)碰撞避免路徑，并為計(jì)算出的最優(yōu)路徑以位移大小為權(quán)值設(shè)置優(yōu)先權(quán)，將路徑信息存放在優(yōu)化路徑?jīng)Q策庫(kù)中，比較各個(gè)避碰路徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多障礙空間下多AGV機(jī)器人協(xié)作防碰撞路徑優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟1中，對(duì)處理過(guò)后的機(jī)器人所處環(huán)境圖像進(jìn)行一定密度的網(wǎng)格化操作，網(wǎng)格化的密度可依據(jù)所處空間環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，網(wǎng)格化密度計(jì)算的公式：

網(wǎng)格化密度ρ＝障礙物所占空間大小/工作空間總大小*0.4*100％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多障礙空間下多AGV機(jī)器人協(xié)作防碰撞路徑優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟2中，對(duì)獲取的環(huán)境模型圖像進(jìn)行x,y二維坐標(biāo)系建模包括以下幾個(gè)步驟：

步驟2.1，建立x,y二維坐標(biāo)系，標(biāo)記其他機(jī)器人和目標(biāo)所處位置；

步驟2.2，計(jì)算出每一個(gè)網(wǎng)格交叉點(diǎn)在x,y二位坐標(biāo)系中的坐標(biāo)信息；

步驟2.3，對(duì)于圖像中的不規(guī)則障礙物，直接使用一個(gè)八階擬合的橢圓或者圓形圖像對(duì)障礙物進(jìn)行包圍，障礙物區(qū)域記為Ω。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多障礙空間下多AGV機(jī)器人協(xié)作防碰撞路徑優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟3中，計(jì)算機(jī)器人到目標(biāo)位置的最優(yōu)碰撞避免路徑的方法具體包括路徑規(guī)劃，路徑優(yōu)化，

其中所述路徑規(guī)劃包含以下步驟：

步驟3.1.1：記自身機(jī)器人所在位置坐標(biāo)為Θ＝(a,b)，目標(biāo)位置坐標(biāo)為G＝(m,n)，網(wǎng)格點(diǎn)記為i∈N⁺，障礙物區(qū)域記為Ω，連通路徑記為一個(gè)二維向量χ{x₁,x₂,...,x_n}＝{x:x₁＝{a,b}，

步驟3.1.2：以自身機(jī)器人所在位置為圓心，半徑為β≥1，式中β是調(diào)整因子，按照右手法則掃描周邊網(wǎng)格點(diǎn)計(jì)算自身機(jī)器人到下一跳節(jié)點(diǎn)歐式距離，

步驟3.1.3：選擇最佳的連通路徑，使用貪婪路由轉(zhuǎn)發(fā)算法選擇下一跳節(jié)點(diǎn)位置，即是下一跳的節(jié)點(diǎn)距離目標(biāo)位置是最小的，

步驟3.1.4：選取最佳的下一跳節(jié)點(diǎn)之后加入到連通路徑向量，

步驟3.1.5：跳轉(zhuǎn)到步驟3.1.3，重復(fù)操作，直到到達(dá)目的位置，

步驟3.1.6：計(jì)算機(jī)器人連通路徑總的位移，作為一個(gè)優(yōu)先權(quán)值，距離越小，優(yōu)先權(quán)越大，

ω=distan(χ)=distan(x1)+Σi=2nxi+distan(xn)]]>

所述路徑優(yōu)化包含以下步驟：

步驟3.2.1，在所建立的路徑庫(kù)中比較每個(gè)機(jī)器人所建立的路徑，檢查是否有路徑交叉，

步驟3.2.2，若在點(diǎn)路徑交叉，計(jì)算在碰撞交叉點(diǎn)處是否會(huì)發(fā)生碰撞，設(shè)AGV小車(chē)車(chē)身長(zhǎng)度為L(zhǎng)，行駛速度為V_i，使用小車(chē)行駛到碰撞交叉點(diǎn)位置所用的時(shí)間來(lái)判斷是否會(huì)發(fā)生碰撞，則有

比較τ_i，若是交叉路徑的小車(chē)之間τ_i≠τ_j，則證明小車(chē)在經(jīng)過(guò)交叉點(diǎn)時(shí)不會(huì)發(fā)生碰撞，可按照規(guī)劃路徑直接行走，否則跳到步驟3.2.3,

步驟3.2.3，建立一個(gè)停等機(jī)制，在小車(chē)行駛到碰撞點(diǎn)的時(shí)候進(jìn)行權(quán)值比較，ω_i<ω_j，則ω_i優(yōu)先權(quán)較大，小車(chē)優(yōu)先通過(guò)；并且對(duì)于ω_j，進(jìn)行一次優(yōu)先權(quán)值調(diào)整，ω_i+1＝γω_i，0<γ<1，其中γ為權(quán)值的調(diào)整因子，

若在小車(chē)等待的時(shí)間段內(nèi)又有一個(gè)優(yōu)先權(quán)比較大的小車(chē)通過(guò)碰撞點(diǎn)，則小車(chē)?yán)^續(xù)對(duì)步驟3.2.3進(jìn)行迭代，修改等待中的小車(chē)權(quán)值，從而對(duì)小車(chē)的路徑進(jìn)行了優(yōu)化。