[發(fā)明專利]一種不規(guī)則布局車間的環(huán)境建模及AGV路徑規(guī)劃方法

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• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112286211A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳志祥;徐晗;陳耀峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交大智邦科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01C21/20;G06N3/12
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11718
• 代理人: 秦亞群;馮振華

本發(fā)明提供了一種不規(guī)則布局車間的環(huán)境建模及AGV路徑規(guī)劃方法，包括作業(yè)環(huán)境模型的建立及AGV路徑的規(guī)劃。作業(yè)環(huán)境模型的建立經(jīng)拓撲建模法建立不規(guī)則布局車間的總體結(jié)構(gòu)模型，經(jīng)柵格建模法建立復(fù)雜作業(yè)區(qū)域的描述模型。AGV路徑的規(guī)劃包括以下步驟：第一AGV運動路徑、第二AGV運動路徑的建立、第三AGV運動路徑的建立，第三AGV運動路徑的建立依據(jù)改進遺傳算法進行，改進遺傳算法包括設(shè)計新適應(yīng)度函數(shù)及引入模擬退火種群選擇方法。本發(fā)明通過采用拓撲建模及柵格建模的方法實現(xiàn)不規(guī)則布局車間的作業(yè)環(huán)境建模，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜作業(yè)環(huán)境的精確細致的描述，以提高AGV路徑規(guī)劃的準確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及AGV路徑規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種不規(guī)則布局車間的環(huán)境建模及AGV路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)線物流的自動化成為企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向之一。AGV（Automated Guided Vehicle），即自動導(dǎo)引運輸車或無人搬運車，是能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛且具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。一般來說，當(dāng)生產(chǎn)車間或物流車間建立后，需要對AGV的行走路徑進行規(guī)劃，只有當(dāng)AGV的行走路徑規(guī)劃好后，才能確保AGV的行走速度、避免AGV在行走過程中轉(zhuǎn)向次數(shù)過多或者角度過大造成的磨損，才能夠避免AGV車體的運行穩(wěn)定性差而造成的貨物的掉落。

目前，現(xiàn)有的車間的AGV路徑規(guī)劃大多是單一的建模方式，例如柵格建模法，其可以對復(fù)雜作業(yè)環(huán)境進行精確細致的描述，路徑規(guī)劃準確度高，但是其計算復(fù)雜程度高，且運算量隨柵格數(shù)量的增加呈指數(shù)增加，大大增加了建模的難度及成本。例如拓撲建模法，其將路徑交叉點和作業(yè)點位視為節(jié)點，將行駛路徑視為邊，通過有序的節(jié)點集合描述AGV的路徑及其方向，建模方法結(jié)構(gòu)緊湊，適用于多節(jié)點關(guān)聯(lián)場景，但其對于復(fù)雜的車間，AGV路徑規(guī)劃準確度卻較低。

同時，現(xiàn)有的AGV路徑規(guī)劃方法是由傳統(tǒng)遺傳算法改進而來，傳統(tǒng)遺傳算法通常從編碼、初始種群設(shè)定、適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計、遺傳操作、控制參數(shù)2個方面進行的，其中，傳統(tǒng)的適應(yīng)度函數(shù)沒有結(jié)合AGV的實際運動過程來考慮路徑的平滑度，在實際的運動過程中，如果AGV轉(zhuǎn)向次數(shù)過多，不僅會增加運動時間，還會造成車輛機械結(jié)構(gòu)的快速磨損，運動的累積誤差也會隨轉(zhuǎn)向次數(shù)的增多而增大的問題。

因此，需要對現(xiàn)有的車間的AGV路徑規(guī)劃方法進行改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種不規(guī)則布局車間的環(huán)境建模及AGV路徑規(guī)劃方法，通過采用拓撲建模及柵格建模的方法實現(xiàn)不規(guī)則布局車間的作業(yè)環(huán)境建模，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜作業(yè)環(huán)境的精確細致的描述，以提高AGV路徑規(guī)劃的準確度。

實現(xiàn)發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：一種不規(guī)則布局車間的環(huán)境建模及AGV路徑規(guī)劃方法，包括作業(yè)環(huán)境模型的建立及AGV路徑的規(guī)劃。

其中，作業(yè)環(huán)境模型的建立包括以下步驟：

S1、經(jīng)拓撲建模法建立不規(guī)則布局車間的總體結(jié)構(gòu)模型，總體結(jié)構(gòu)模型包括簡單作業(yè)區(qū)域及復(fù)雜作業(yè)區(qū)域；

S2、將簡單作業(yè)區(qū)域內(nèi)的各個路徑交叉點及作業(yè)點命名為第一拓撲節(jié)點，將復(fù)雜作業(yè)區(qū)域命名為第二拓撲節(jié)點；

S3、經(jīng)柵格建模法建立復(fù)雜作業(yè)區(qū)域的描述模型。

其中，AGV路徑的規(guī)劃包括以下步驟：

S100、簡單作業(yè)區(qū)域內(nèi)第一AGV運動路徑的建立；

S200、復(fù)雜作業(yè)區(qū)域與復(fù)雜作業(yè)區(qū)域之間第二AGV運動路徑的建立；

S300、復(fù)雜作業(yè)區(qū)域內(nèi)第三AGV運動路徑的建立，第三AGV運動路徑的建立依據(jù)改進遺傳算法進行，改進遺傳算法包括設(shè)計新適應(yīng)度函數(shù)，引入模擬退火種群選擇方法。

進一步的，新適應(yīng)度函數(shù)的表達式為：