[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

本發明提出一種面向自動化運輸設備的路徑規劃方法及系統，涉及路徑規劃的技術領域，結合柵格圖法以及坐標系法獲得關于自動化運輸設備的工作環境的路程柵格地圖，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，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，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，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，迭代完成，獲得自動化運輸設備的最優路徑，能夠提高路徑規劃效率。

技術領域

本發明涉及路徑規劃的技術領域，更具體地，涉及一種面向自動化運輸設備的路徑規劃方法及系統。

背景技術

快速發展的物流運輸業對物流運輸過程中尤為重要的倉儲環節提出了許多要求，倉儲是指利用倉庫對各類物資及其相關設施設備進行物品的入庫、儲存、出庫的活動。

在傳統倉儲過程中，企業通過結合人力與搬運工具實現物料出入倉庫，由于人力存在較大局限性，在物料的運輸過程中容易出現物料運輸效率低、物料易在運輸過程中出現虧損的問題，并且企業在雇傭人力方面還需付出額外的成本，使得企業生產成本高，利潤率低，為解決以上問題，現有技術提出了一種自動化運輸設備的路徑規劃方法，自動化運輸設備運行于庫房內的導軌上，按照控制指令要求，將產品運入庫房或從庫房中運出，自動化運輸設備運輸路徑的規劃是自動化運輸設備研究領域的一個重要組成部分，主要目的是在有障礙物的環境中，根據一定的準則(如路徑最短，位置拐點最少，用時最短等)，尋求一條從起始位置節點到目標位置節點之間的最優或次優安全無碰撞路徑，自動化運輸設備在規劃的路徑上運輸物料，能夠提高運輸效率與運輸穩定性，盡可能避免人工操作，節省人力成本。

現有技術所提出的路徑規劃方法中所采用的路徑規劃算法原理為：模擬自然界中蟻群尋找食物的過程，即蟻群中第一螞蟻尋找食物時，在該第一螞蟻經過的路徑上釋放一種信息素，信息素強度越大，信息素濃度越大，該信息素隨時間的推移逐漸揮發，在該第一螞蟻之后的蟻群中的第二螞蟻根據該信息素的強度選擇行走路徑，并在經過的路徑上繼續釋放信息素，由于在單位時間內，路徑越短，蟻群中先行的螞蟻經過該路徑的次數越多，所以在該路徑留下的信息素越多，信息素濃度越強，蟻群中后行的螞蟻選擇該路徑的概率越大，由此形成正反饋機制，最終得到最優路徑，通過前述模擬過程所歸納的路徑規劃算法稱為蟻群算法。

基于以上算法原理，一般將自動化運輸設備的工作環境劃分為若干位置節點，開始時，模擬自動化運輸設備由一個位置節點向另一個位置節點轉移，在完成一次從起始位置節點到目標位置節點的移動后，對轉移過程所經過的位置節點進行連線，得到一次移動的路徑，并重復上述步驟，直到得到起始位置節點到終末位置節點之間的最優路徑，自動化運輸設備每經過一個位置節點，該位置節點與前一位置節點間的路徑均會產生信息素濃度增量，在模擬自動化運輸設備進行第一次移動前，首先設定各個位置節點之間的信息素濃度均為同一初始信息素濃度，在自動化運輸設備由第一位置節點向第二位置節點轉移時，由于第二位置節點往往存在多個，自動化運輸設備選擇要轉移的第二位置節點的依據主要為第一位置節點與第二位置節點的路徑間的信息素濃度，信息素濃度越高的路徑，自動化運輸設備選擇轉移的概率越高，然而，由于各個位置節點間的信息素濃度在模擬自動化運輸設備移動前均為相同的初始信息素濃度，并且初期得到的一次移動的路徑較少，各個位置節點間產生的信息素濃度增量較少或產生的信息素濃度增量為0，各個位置節點間的信息素濃度差值較小，所以自動化運輸設備在選擇第二位置節點進行轉移時，選擇第二位置節點中的每個位置節點進行轉移的概率值相差較小，則自動化運輸設備在各個位置節點進行轉移時存在較大盲目性，向偏離最優路徑的位置節點轉移的概率較大，路徑規劃效率差。

發明內容

為解決傳統路徑規劃方法設定了同一初始信息素濃度，導致自動化運輸設備轉移存在盲目性，且路徑規劃效率差的問題，本發明提出一種面向自動化運輸設備的路徑規劃方法及系統，在模擬自動化運輸設備移動前，對各個位置節點間的同一初始信息素濃度賦予不同的信息素濃度增量，降低自動化運輸設備初期在各個位置節點進行轉移時的盲目性，增大向最優路徑所包含的位置節點轉移的概率，提高路徑規劃效率。