[發明專利]一種面向自動化運輸設備的路徑規劃方法及系統

在審

• 申請號: 202210439552.7
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN114839982A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 李沐;冷杰武;陳炫宇;李龍章;林澤楷;劉瀚點;張純通
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 鄭堪泳

1.一種面向自動化運輸設備的路徑規劃方法，所述方法基于集群動物覓食釋放信息素，以信息素濃度確定路徑的方式實現，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1.結合柵格圖法以及坐標系法將自動化運輸設備的工作環境劃分為若干個柵格，柵格之間形成不同的路徑，由不同的路徑組成路程柵格地圖；

S2.對路程柵格地圖上路徑的初始信息素濃度進行非均勻化處理，得到不同柵格間路徑非均勻化處理后的初始信息濃度；

S3.基于路程柵格地圖，引入目標影響因子和動態障礙影響因子，構建改進的路徑尋優啟發函數；

S4.基于啟發函數和不同柵格間路徑非均勻化處理后的初始信息濃度，引入角度影響因子和靜態障礙影響因子，確定路徑轉移概率；

S5.在路徑轉移概率的指導下，開始尋優迭代，在迭代過程中，選用重復篩選信息素濃度更新策略更新信息素濃度；

S6.迭代完成，獲得自動化運輸設備的最優路徑。

2.根據權利要求1所述的面向自動化運輸設備的路徑規劃方法，其特征在于，所述結合柵格圖法以及坐標系法將自動化運輸設備的工作環境劃分為若干個柵格的過程包括：

設自動化運輸設備的工作環境橫向為X軸，縱向為Y軸，將工作環境多等分為面積相等的柵格，每一個柵格均為正方形，每一個柵格表示一個位置節點，每一個位置節點具有對應的橫坐標與縱坐標，記自動化運輸設備在柵格地圖中當前處于的位置節點為節點i，由節點i所轉移的下一個相鄰的位置節點為節點j，節點j包括多個可選位置節點，記節點i與節點j之間的直連線為路徑(i，j)，記起始位置節點為節點g、目標位置節點為節點h。

3.根據權利要求2所述的面向自動化運輸設備的路徑規劃方法，其特征在于，所述對路程柵格地圖上路徑的初始信息素濃度進行非均勻化處理，得到不同柵格間路徑非均勻化處理后的初始信息濃度的過程包括：

設路程柵格地圖上存在的任一路徑為(i，j)，對路徑(i，j)的初始信息素濃度按如下公式進行非均勻化處理：

τ_ij(0)＝τ₀+Δτ_ij

Δτ_ij＝c×(1/f(i))×(1/f(j))

f(x)＝ω×g(x)+(1-ω)h(x)

其中，τ_ij(0)表示在初始時刻路徑(i，j)上的信息素濃度，τ₀為初始信息素濃度，Δτ_ij為在路徑(i，j)中附加的信息素濃度，c為常數值，c根據位置節點之間的間距和柵格大小取值，f(x)為中間變量函數，f(i)以及f(j)是分別將節點i以及節點j的位置代入f(x)后獲得的函數值，g(x)為節點g和當前節點的間距，h(x)為當前節點和節點h的間距，ω為加權值，當前節點包括節點i或節點j；

對路程柵格地圖上路徑的初始信息素濃度進行非均勻化處理后，根據路徑柵格地圖中不同柵格間路徑的坐標賦予相應的信息素濃度，得到不同柵格間路徑非均勻化處理后的初始信息素濃度。

4.根據權利要求3所述的面向自動化運輸設備的路徑規劃方法，其特征在于，所述基于路程柵格地圖，引入目標影響因子和障礙影響因子，構建改進的路徑尋優啟發函數的過程包括：

改進的路徑尋優啟發函數公式如下：

其中，η_i,j表示自動化運輸設備由節點i向節點j轉移時的啟發函數，d_j,h為目標影響因子，表示節點j與節點h的間距，∑_obs∈Pd_j,obs為動態障礙影響因子，表示與節點j最近的動態障礙物的影響范圍P內的各個位置節點與節點j的間距之和，k1和k2分別表示路徑尋優啟發函數中目標影響因子和動態障礙影響因子的權重系數。