[發(fā)明專利]適用于大型倉儲(chǔ)系統(tǒng)的AGV在線無碰撞路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011085932.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN112161630B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張政;陳娟;郭青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 牛晴

本發(fā)明涉及一種適用于大型倉儲(chǔ)系統(tǒng)的AGV在線無碰撞路徑規(guī)劃方法，所述AGV無碰撞路徑規(guī)劃方法通過將Dijkstra算法的鄰接矩陣和強(qiáng)化學(xué)習(xí)的獎(jiǎng)勵(lì)矩陣相結(jié)合建立鄰接?獎(jiǎng)勵(lì)矩陣，提高了AGV路徑規(guī)劃效率；然后根據(jù)AGV的起點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)以及AGV的行駛狀態(tài)，建立低維鄰接?獎(jiǎng)勵(lì)矩陣或低維無障礙鄰接?獎(jiǎng)勵(lì)矩陣，進(jìn)一步提高了路徑規(guī)劃效率；此外，本發(fā)明還針對(duì)多AGV同時(shí)行駛可能產(chǎn)生碰撞的問題提出了多AGV無碰撞路徑規(guī)劃方法。本發(fā)明通過采用以上方法能夠?yàn)锳GV規(guī)劃時(shí)間最短路徑，且對(duì)于多AGV情形能夠避免碰撞，該方法可用于大型倉儲(chǔ)環(huán)境的多AGV路徑規(guī)劃，能源消耗低，且有利于提高整個(gè)倉儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)AGV無碰撞路徑規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一 種適用于大型倉儲(chǔ)系統(tǒng)的AGV在線無碰撞路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)無需人工作業(yè)而自動(dòng)存取物料，AGV作為倉儲(chǔ)系統(tǒng)的主要 運(yùn)輸工具，承擔(dān)從指定起點(diǎn)到目標(biāo)終點(diǎn)的物流運(yùn)輸工作。使AGV按照最短路 徑行駛，可以節(jié)省大量的能源，提高自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)的效率。隨著自動(dòng)化倉儲(chǔ) 系統(tǒng)的迅速發(fā)展，工位點(diǎn)數(shù)量呈倍數(shù)增長，路徑規(guī)劃計(jì)算速度成為限制倉儲(chǔ)系 統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。因此，提高AGV路徑規(guī)劃效率對(duì)提高倉儲(chǔ)行業(yè)水平具有現(xiàn)實(shí) 意義。

現(xiàn)有的Dijkstra算法是AGV路徑規(guī)劃最有效的方法之一，但是其不能滿足 倉儲(chǔ)環(huán)境規(guī)模不斷擴(kuò)大的需求。傳統(tǒng)Q-learning算法主要的局限性在于其迭代 時(shí)間過長，降低了AGV路徑規(guī)劃的效率，限制了整個(gè)倉儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。此 外，多AGV系統(tǒng)因?yàn)榫哂休^大的自由度以及較高的柔性且符合倉儲(chǔ)系統(tǒng)多任 務(wù)處理的要求，得到了廣泛的關(guān)注。但是，當(dāng)多臺(tái)AGV同時(shí)行駛可能會(huì)出現(xiàn) 諸如碰撞或爭(zhēng)奪資源的問題，高效的多AGV無碰撞路徑規(guī)劃策略對(duì)于多AGV 系統(tǒng)具有重要的意義，但是現(xiàn)有技術(shù)中更多關(guān)注的是多AGV的避障效果而非效率，并且忽略了倉儲(chǔ)系統(tǒng)吞吐量以及能源消耗的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于大型 倉儲(chǔ)系統(tǒng)的AGV在線無碰撞路徑規(guī)劃方法。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種適用于大型倉儲(chǔ)系統(tǒng)的 AGV在線無碰撞路徑規(guī)劃方法，包括：

建立鄰接-獎(jiǎng)勵(lì)矩陣；

對(duì)所述鄰接-獎(jiǎng)勵(lì)矩陣進(jìn)行降維；

確定AGV起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的所有距離最短路徑；

對(duì)AGV起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的所有距離最短路徑進(jìn)行處理，以確定出該AGV的 時(shí)間最短路徑。

可選的，所述建立鄰接-獎(jiǎng)勵(lì)矩陣，包括：

結(jié)合Dijkstra算法的鄰接矩陣與強(qiáng)化學(xué)習(xí)的獎(jiǎng)勵(lì)矩陣，建立鄰接-獎(jiǎng)勵(lì)矩陣 (A-R)；

具體的，設(shè)棋盤式倉儲(chǔ)環(huán)境的維度是m×n，鄰接-獎(jiǎng)勵(lì)矩陣(A-R)的維 度是(m×n)×(m×n)，其中m、n分別表示倉儲(chǔ)環(huán)境每行、每列的工位點(diǎn)個(gè)數(shù)； A-R矩陣的建立規(guī)則如下：

式(1)中，(A-R)_ij表示A-R矩陣中的每個(gè)元素，其中，i＝1,2,3…m； j＝1,2,3…n；m、n分別表示倉儲(chǔ)環(huán)境每行、每列的工位點(diǎn)個(gè)數(shù)；

條件1：工位點(diǎn)(A-R)_i,j+1與工位點(diǎn)(A-R)_i,j-1相鄰且工位點(diǎn)(A-R)_i,j-1不是 障礙物；

條件2：工位點(diǎn)(A-R)_i,j-1是障礙物，R_obstacle為障礙轉(zhuǎn)移懲罰值，R_obstacle≠0；

條件3：工位點(diǎn)(A-R)_i,j+1與工位點(diǎn)(A-R)_i,j-1不相鄰。