[發明專利]基于拓撲地圖的多移動機器人調度方法及系統

有效

• 申請號: 202110756841.5
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113342002B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 歐陽博;何代鈺;顏志;張開來
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

本發明公開了一種基于拓撲地圖的多移動機器人調度方法，包括獲取待調度區域的地圖并建模得到拓撲地圖；對獲取的拓撲地圖進行處理得到壓縮宏環圖；當待調度區域內的移動機器人接受到新指令或移動到當前連邊的設定位置時為移動機器人規劃多條候選路徑；對多條候選路徑進行安全性判斷并給移動機器人下達下一步的控制指令；重復上述步驟完成待調度區域內多移動機器人的調度。本發明還公開了一種包括了所述基于拓撲地圖的多移動機器人調度方法的系統。本發明通過創新性的算法，在拓撲地圖下完全避免了死鎖的發生，提高了多移動機器人調度過程的可靠性、靈活性和效率。

技術領域

本發明屬于移動機器人調度領域，具體涉及一種基于拓撲地圖的多移動機器人調度方法及系統。

背景技術

隨著經濟技術的發展和人們生活水平的提高，智能制造已經得到了廣泛發展。伴隨著工業4.0的提出，智能化的生產方式正逐步取代傳統勞動密集型的生產方式，成為企業降低成本獲取更多利潤的重要手段。企業內物流調度作為生產制造過程中的核心環節，主要承擔器械補料與產品運送的任務。在傳統制造業中，尤其是大型高端裝備制造業中，超過95%的時間用于物料的搬運配送，僅有不到5%的時間用于加工與裝配作業。因此，利用移動機器人進行工廠內物流調度，是提高物料的運輸配送效率的重要方式。

一般地，多移動機器人調度是指多移動機器人在共享一個環境的前提下，協調它們的運動并使所有機器人都能達到目標位置。多移動機器人調度主要分為三個功能部分，具體為任務分配，路徑規劃和調度：任務分配主要用于完成移動機器人與任務之間的匹配；路徑規劃用于為給定的兩點規劃路徑；調度用于處理機器人之間沖突的問題。在多移動機器人調度中，移動機器人的沖突問題是非常突出的，而一旦發生沖突，整個調度系統將面臨崩潰或急需人工干預的情況，對生產效率的影響將造成巨大的損失。

因此，許多國內外專家都致力于研究多移動機器人調度控制算法，以避免碰撞和死鎖的問題。目前，大多數的算法都是基于時間窗的預防性策略；但是這樣的算法往往限制較為嚴格，不夠靈活，而且可能會導致系統資源利用率和系統吞吐量降低；此外，這些類型的方法具有隨網絡規模增大而指數增長的計算復雜度，且無法應對突發事件。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種可靠性高、靈活性高且效率較高的基于拓撲地圖的多移動機器人調度方法。

本發明的目的之二在于提供一種包括了所述基于拓撲地圖的多移動機器人調度方法的系統。

本發明提供的這種基于拓撲地圖的多移動機器人調度方法，包括如下步驟：

S1. 獲取待調度區域的地圖，并建模得到拓撲地圖；

S2. 對步驟S1獲取的拓撲地圖進行處理得到壓縮宏環圖；

S3. 當待調度區域內的移動機器人接受到新指令或移動到當前連邊的設定位置時，為移動機器人規劃多條候選路徑；

S4. 對步驟S3得到的多條候選路徑進行安全性判斷，從而給移動機器人下達下一步的控制指令；

S5. 重復步驟S3~S4，完成待調度區域內多移動機器人的調度。

步驟S1所述的獲取待調度區域的地圖，并建模得到拓撲地圖，具體為獲取待調度區域的地圖，并將拓撲地圖用加權無向圖G=(V,E,W)表示，其中V為節點集合，E為連邊集合，W為連邊上的權重集合；同時規定在拓撲地圖上連邊權重值不小于移動機器人的長度，且每條邊同一時刻只允許容納一臺移動機器人。