[發明專利]一種多障礙空間多AGV機器人協作防碰撞路徑優化方法

有效

• 申請號: 201610513956.0
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN106041931B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 程良倫;林嘉華;王濤;肖紅
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及多機器人協作路徑優化領域，特別的涉及到一種最優碰撞避免路徑優化方法。

背景技術

多AGV機器人協作是指在同一個工作空間中同時存在多個機器人一起運作，并且每一個機器人的運作和其它機器人之間的工作是互不干預的。一旦在同一個狹窄的工作空間中同時存在多個機器人工作，有可能會導致機器人之間的相互碰撞，從而導致生產車間的生產混亂和造成不必要的損失。

目前，國內外的研究中，最優多機器人協作防碰撞路徑優化一般采用蟻群算法，遺傳算法或是一些神經網絡算法，但是這些算法會帶來一些比較大的計算消耗，因此對機器人結構設計的硬件要求也就比較高，會造成成本的額外消耗。

針對上述所說的現有的防碰撞技術在多機器人的碰撞避免中的實現的操作性差、適用性不強、路徑優化的算法消耗大、機器人結構成本比較高等問題，本發明提出一種多AGV機器人協作路徑優化方法，對得到的環境圖像建立網格化的二維坐標系。通過計算本身機器人、目標位置、網格交叉點之間的連通性，規劃出一條多機器人協作的路徑，再和建立的優化路徑庫中其它機器人規劃出的路徑進行比較，從而優化多機器人協作防碰撞路徑。這種方法實現較為簡單、易于操作，并且使用網格化的連通點規劃路徑的方法，相比于使用計算量消耗較大的蟻群算法和遺傳算法等智能化方式，可降低硬件成本，并且實現效果好，能夠有效的在多機器人協作中的行進路徑優化中得到很好的應用。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種多機器人協作路徑優化方法，所述的方法包括如下步驟：

步驟1：對獲取的機器人所處環境的圖像信息進行網格化二維重構，再現機器人所處的環境網格化模型。

步驟2：在網格化圖像基礎上以自身機器人為原點建立一個x,y二維坐標系，并且建立一個優化路徑庫，作為多機器人各自建立的最優路徑進行交叉碰撞檢測。

步驟3：在建立的x,y二維坐標系中，計算獲取網格化的交叉點和本身機器人所在位置坐標、目標位置之間的連通性，從而計算出機器人自身到目標位置的最優碰撞避免路徑，并為計算出的最優路徑以位移大小為權值設置優先權，將路徑信息存放在優化路徑決策庫中。比較各個避碰路徑。

進一步的，步驟1中，對獲取的環境圖像進行二維網格化重構，識別出圖像中各個物體，獲得目標位置和其它機器人位置信息，障礙物的位置信息。

網格化的密度可依據所處空間環境進行設置，在障礙物密集，空間狹小的環境中，理論上網格化密度也應該越高，多協作路徑優化效果越好，但是隨之計算的計算量也增加，因此網格化密度應該保持適中。以下給出了網格化密度計算的公式：

網格化密度ρ＝障礙物所占空間大小/工作空間總大小*0.4*100％

進一步的，步驟2中，對獲取的網格化的環境模型圖像進行x,y二維坐標系建模，包括以下幾個步驟：

步驟2.1：建立x,y二維坐標系，標記其他機器人和目標所處位置。

步驟2.2：計算出每一個網格交叉點在x,y二位坐標系中的坐標信息。

步驟2.3：對于圖像中的不規則障礙物，直接使用一個八階擬合的橢圓或者圓形圖像對障礙物進行包圍，以便之后的最優路徑計算能夠避開障礙物。

進一步的，步驟3中，計算機器人、目標位置以及網格交叉點之間的連通性，從而計算出最優路徑決策的方法，計算機器人到目標位置的最優路徑決策的方法具體包括路徑規劃，路徑優化。

所述路徑規劃包含以下步驟：

步驟3.1.1：記自身機器人所在位置坐標為Θ＝(a,b)，目標位置坐標為G＝(m，n)，網格點記為障礙物區域記為Ω，連通路徑記為一個二維向量，

步驟3.1.2：以本身機器人所在位置為圓心，半徑為式中β是調整因子，按照右手法則掃描周邊網格點計算本身機器人到下一跳節點歐式距離，

步驟3.1.3：選擇最佳的連通路徑，使用貪婪路由轉發算法選擇下一跳節點位置，即是下一跳的節點距離目標位置是最小的。

步驟3.1.4：選取最佳的下一跳節點之后加入到連通路徑向量。

步驟3.1.5：跳轉到步驟3，重復操作，直到到達目的位置。

步驟3.1.6：計算機器人連通路徑總的位移，作為一個優先權值，距離越小，優先權越大。

所述路徑優化包含以下步驟：

步驟3.2.1：在所建立的路徑庫中比較每個機器人所建立的路徑，檢查是否有路徑交叉。