[發(fā)明專利]一種多AGV導(dǎo)向和動態(tài)路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611152462.0
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106595688B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鑫;趙晉洪;武發(fā)魯;張巖
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南佰意興網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34
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1.一種多AGV導(dǎo)向和動態(tài)路徑規(guī)劃方法，其特征在于：包括如下四個(gè)步驟：

第一部分：運(yùn)動區(qū)域的節(jié)點(diǎn)和線路劃分

首先在AGV運(yùn)動的目標(biāo)地域，規(guī)劃出標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的位置，然后將標(biāo)簽點(diǎn)相互連接形成供AGV運(yùn)動的線路，最終由這些線路和標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的柵格圖形即為AGV的運(yùn)動區(qū)域，AGV在運(yùn)動時(shí)必須依線路行進(jìn)，在線路中間不允許停止或者轉(zhuǎn)向，當(dāng)需要停止或者轉(zhuǎn)向時(shí)，必須運(yùn)動到某一節(jié)點(diǎn)方可執(zhí)行；

第二部分：AGV導(dǎo)向方案設(shè)計(jì)

AGV導(dǎo)向分為三個(gè)階段，分別是慣導(dǎo)運(yùn)動階段、圖像糾偏階段和誤差消除階段；

(1)慣導(dǎo)運(yùn)動階段

該階段保證AGV能夠大致按照節(jié)點(diǎn)間的連線運(yùn)動，利用陀螺儀檢測AGV的方位角并根據(jù)出發(fā)節(jié)點(diǎn)的位置信息和所測定的行駛距離來確定當(dāng)前位置，確定行駛方向和速度；

(2)圖像糾偏階段

在節(jié)點(diǎn)處布置色片，AGV通過普通CCD捕獲色片信息，由于有慣行導(dǎo)航保證，CCD的圖像采集范圍不用太大，只需要保證AGV快靠近時(shí)，能捕獲到色片像素，以糾正AGV的運(yùn)動方向，由于采集范圍小，環(huán)境干擾也相對較小，同時(shí)CCD成本也相對較低；

(3)誤差消除階段

可以在部分節(jié)點(diǎn)處增加NFC標(biāo)簽，AGV運(yùn)動到該節(jié)點(diǎn)后，即可通過射頻識別技術(shù)，獲取該節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，消除當(dāng)前估計(jì)位置的誤差；第三部分：AGV的運(yùn)動節(jié)點(diǎn)競爭方式設(shè)計(jì)

AGV在向某一節(jié)點(diǎn)行進(jìn)時(shí)，首先競爭其將要到達(dá)節(jié)點(diǎn)的通過權(quán)限，此時(shí)需要調(diào)度中心提供輔助信息，以告知AGV哪些節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被其它AGV申請占用；

第四部分：AGV的路徑規(guī)劃

AGV的路徑規(guī)劃包括兩個(gè)步驟，分別是區(qū)域內(nèi)路徑規(guī)劃和跨區(qū)域間路徑規(guī)劃；

(1)區(qū)域內(nèi)部路徑規(guī)劃算法

當(dāng)區(qū)域形狀為突多邊形，其規(guī)劃算法使用區(qū)域內(nèi)部路徑規(guī)劃算法：

假設(shè)其中AGV起點(diǎn)位置為A，終點(diǎn)位置為E，

第一步，計(jì)算節(jié)點(diǎn)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)curNode＝A到其相鄰點(diǎn)X間的距離度量值L(A，X)

L(A，X)＝D(A，X)+A(A，X)+T(A，X) (1)

其中D(A，X)表示路程距離，A(A，X)表示角度距離，T(A，X)表示時(shí)間距離，其中T(A，X)中對應(yīng)的等待時(shí)間由調(diào)度中心提供，如果節(jié)點(diǎn)X未被占用，則T(A，X)＝0，申請排隊(duì)X節(jié)點(diǎn)的AGV數(shù)量越多，該值越大；

第二步，計(jì)算各相鄰節(jié)點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)E最小路程距離D(X，E)和最小角度距離A(X，E)，對于標(biāo)準(zhǔn)的方格最小軌跡距離可以通過兩節(jié)點(diǎn)縱向距離和橫向距離相加得到，而最小角度距離為節(jié)點(diǎn)A到該相鄰節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動方向和該相鄰節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的方向差對90度上取整，然后乘以角度系數(shù)；

第三步，計(jì)算累計(jì)距離，并選取累計(jì)距離最小所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，該步驟的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

如果求出的節(jié)點(diǎn)OptNode＝E則結(jié)束規(guī)劃，否則令curNode＝OptNode回到第一步；

(2)跨區(qū)域間路徑規(guī)劃算法

對于一些形狀相對復(fù)雜的非突多邊形區(qū)域，或者立體區(qū)域，將完整的運(yùn)動區(qū)域劃分成若干個(gè)突多邊形子區(qū)域，在區(qū)域遷徙過程中，AGV所通過的連接兩個(gè)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)稱之為中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，對于兩個(gè)相鄰子區(qū)域，中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可能有多個(gè)，因此用集合S(i，j)表示，其中i，j為相鄰子區(qū)域的編號，下面給出區(qū)域路徑規(guī)劃算法的具體步驟：

第一步：判斷目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)位置的關(guān)系，如果目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)處于同一區(qū)域，則將目標(biāo)節(jié)點(diǎn)作為暫時(shí)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入第三步，否則進(jìn)入第二步；

第二步：獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的子區(qū)域編號，假設(shè)分別為i，j，查詢子區(qū)域i的遷徙路由表，確定要到達(dá)目標(biāo)區(qū)域首先需要經(jīng)過的區(qū)域q，從中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)集合S(i，q)中以概率選取其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)X，然后將該節(jié)點(diǎn)作為暫時(shí)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入第三步；

第三步：以當(dāng)前節(jié)點(diǎn)位置為起點(diǎn)和暫時(shí)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為終點(diǎn)，執(zhí)行區(qū)域內(nèi)部路徑規(guī)劃算法；

第四步：判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)位置是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，如果是結(jié)束算法，否則進(jìn)入第一步。