[發明專利]一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法

有效

• 申請號: 202010711872.4
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111813124B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 沈洋;胡志光;李衛君
• 申請（專利權）人: 浙江邁睿機器人有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 姚宇吉

本發明提供一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法和系統，所述混合調度方法預建立拓撲地圖，并獲取目標機器人、障礙物的尺寸信息和位置信息，所述方法包括如下步驟：根據機器人尺寸和位置獲取機器人移動和旋轉掃掠區域；獲取機器人規劃路徑，根據機器人掃掠區域和障礙物尺寸建立幾何相交判斷函數；根據機器人的位置和移動方式判斷機器人幾何相交情況；結合幾何相交狀況和地圖信息保持或重規劃路徑，本發明提供的機器人混合調度方法通過建立精確的幾何相交判斷函數，并通過算法深度優化執行機器人調度操作，在實現高空間利用率的基礎上同時降低運算量，提高調度效率。

發明領域

本發明涉及機器人領域，特別涉及一種基于拓撲地圖的機器人混合調度方法。

發明背景

現有技術中，機器人調度通常采用柵格地圖進行調度，機器人柵格地圖中通常采用正向搜索算法，在復雜環境下需要結合幾何判斷，由于機器人類型不同，機器人自身的高度，形狀，偏心情況等自身參數會導致機器人幾何判斷的構建會非常復雜。傳統的柵格地圖中，節點的通行狀態只需要一個二進制數就可以存儲，機器人在可以通行的節點區域內任意移動和旋轉，但是傳統的正向搜索算法在柵格地圖中無法對機器人移動的邊進行計算，機器人可以通過什么樣的邊、以何種姿態到達指定的節點是現有技術方案中無法實現的，相比于追求高空間利用率的拓撲地圖，現有技術方案的對復雜環境的機器人調度能力有限，對地圖空間的利用率有限。

發明內容

本發明其中一個主要目的在于提供一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法，所述混合調度方法通過拓撲地圖并計算簡化的幾何判斷方案，減少計算量的基礎下可高效地處理機器人的移動方案。

本發明另一個主要目的在于提供一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法，所述混合調度方法通過動態規劃解空間的狀態維度，建立包括但不僅限于二維坐標的解空間，還考慮機器人角度、貨架角度等因素，滿足復雜環境下對空間的高利用率。

本發明另一個目的在于提供一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法，所述混合調度方法通過計算機器人尺寸，貨架尺寸，路徑精度，并且計算機器人在移動或旋轉時的掃掠范圍，根據機器人的位置建立移動和旋轉掃掠區域的空間不等式，并結合貨架位置和尺寸、路徑精度建立幾何相交函數，從而可以大幅提高機器人在地圖上的空間利用率。

本發明另一個目的在于提供一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法，所述混合調度方法根據路徑規劃精度中邊的限寬、限高和機器人旋轉或移動的幾何相交函數，通過邊的對比，使得機器人可以設置最合適的姿態在路徑中移動，提高了地圖路徑的豐富度。

本發明另一個目的在于提供一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法，所述混合調度方法通過增加目標移動解空間正向、逆向和橫向的擴展集，并通過設置擴展集內的權重，結合集合相交函數實現路徑規劃的掌控。

本發明另一個目的在于提供一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法，所述混合調度方法通過計算拓撲地圖下的路線豐富度，根據路線豐富度設定機器人重新規劃的頻率和排隊深度，在路線豐富度較高的情況可增加正向和反向規劃的長度，并設置降低排隊深度，提高重規劃頻率，在路線豐富度較低的情況下不再重規劃，并提高排隊深度，可減少調度時間的浪費，提高調度效率。

本發明另一個目的在于提供一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法，所述混合調度方法在幾何相交函數的基礎上提供一種解鎖混合調度方法，設置不同車輛的優先級，對高優先級的車輛執行避讓解鎖，避讓函數計算每一高優先級的車輛的規劃路徑，在此基礎上對低優先級機器人執行避讓規劃，從而可以大幅提高多車死鎖下的解鎖操作效率。

本發明另一個目的在于提供一種基于拓撲地圖的移動機器人混合調度方法，所述方法可同時適用于偏心機器人和非偏心機器人，通過幾何相交函數、路徑規劃策略、控制解鎖策略使得所述方法可同時適用于多種類型的機器人，在實現高空間利用率的基礎上，打破不同機器人的使用壁壘，提高機器人調度的適配性。