一种AGV的路径规划方法与流程

本发明属于自动控制技术领域，提供了一种agv的路径规划方法。

背景技术：

自动引导车agv(automatedguidedvichel)，是指具有自动导引系统装置，能够按照规定好的路线或自动生成的路线在起始点和终止点间运行，具有一定安全保护的运输车，是集声、光、电、计算机技术于一体，综合了当今科技领域先进的理论和应用技术，广泛的应用在柔性制造系统和自动化工厂中，具有运输效率高、节能、工作可靠、能实现柔性运输等许多优点，极大的提高了自动化程度和生产效率。

对于agv而言，选择正确而有效的路径，可以提高运输效率，降低运输成本。目前采用dijkstra算法、floyd算法和a*算法等方法已经解决了路径最短的问题，由于agv在转弯点的转弯速度较慢、将消耗一定转弯时间，因此通过路径最短方法搜索出来的路径不一定满足行走时间最短。在多台agv使用的场合中，使用最短路径规划出来的方法并未考虑到agv之间的相向冲突、节点冲突之间的问题，从而降低了agv行驶的效率。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种agv的路径规划方法，在遇到路径时间窗冲突时，进行对路径进行二次规划，对比二次规划路径时间代价及路径继续执行时间代价，以时间代价最小的策略解决路径冲突问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种agv的路径规划方法，该方法包括如下步骤：

s1、规划起点节点到终止节点的最短行驶路径，称为初始行驶路径；

s2、检测下一中间节点的时间窗是否存在冲突，若检测结果为是，检测当前agv小车的时间窗起点是否晚于冲突agv小车的时间窗起点，若检测结果为是，则执行步骤s3；

s3、将下一行驶路段的权值设为无穷大，二次规划当前节点至终止节点的最短行驶路径；

s4、分别计算行驶二次规划路径所消耗的时间t1及继续执行初始行驶路径所消耗的时间t2；

s5、若时间t1>t2，则在下一节点的时间窗解锁后，按照初始行驶路径继续行走，否则，按照二次规划的路径行驶。

进一步的，所述时间t1为二次规划路径中的直线行驶时间c1与转弯行驶时间c2之和。

进一步的，所述直线行驶时间c1的计算公式如下：

v1为设定的agv小车直线行驶速度，dj为二次规划路径中第j个路段的欧式距离，∑dj为二次规划路径中，从当前节点到终止节点的所有路段距离之和。

进一步的，所述转弯行驶时间c2的计算公式具体如下：

m为当前节点行驶至终止节点的转弯次数，r为agv小车的最小转弯半径，v2为设定的转弯行驶速度。

进一步的，在步骤s1之后，步骤s2之前还包括：

s21、检测agv小车当前位置是否为节点；

s22、若agv小车当前位置为节点，检测当前节点是否为终止节点，若检测结果为否，则计算下一节点的时间窗，若检测结果为是，则停止行驶，若agv小车当前位置不是节点，则沿行驶路径继续行驶。

进一步的，在步骤s1之前还包括：

s11、构建有向地图g＝(v,e)，其中v代表节点，e代表两节点之间的边，两节点之间的边含有一个权值w(uv)，两条相邻的边之间也有一个权值w(ab)，表示相邻边之间的转角值；

s12、将节点的实际坐标系转化为屏幕显示坐标，生成拓扑结构图。

进一步的，下一中间节点的时间窗确定方法具体如下：

计算达到下一中间节点所在锁定区域起始位置的时间点，所述时间点即为时间窗起点；

预估从下一中间节点所在锁定区域的起始位置到达终止位置的时间点，所述时间点即为时间窗终点。

进一步的，当至少两辆agv小车在同一中间节点的时间窗存在重合，即判断所述节点的时间窗冲突。

进一步的，时间t2为下一中间节点所在锁定区域的等待解锁时间c3与初始行驶路径的剩余行驶时间c4之和。

1.在遇到路径时间窗冲突时，进行对路径进行二次规划，对比二次规划路径时间代价及路径继续执行时间代价，以时间代价最小的策略解决路径冲突问题；

2.可以适用于agv小车的双向行驶。

附图说明

图1为本发明实施例提供的agv路径规划方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的agv路径规划方法是基于floyd算法来查询起始节点至终止节点的最短行驶路径，在行驶过程中，若下一个节点的时间窗存在冲突，则将下一行驶路段的权值设为无穷大，基于当前节点进行二次规划，对比二次规划路径时间代价及路径继续执行时间代价，以时间代价最小的策略解决路径冲突。

图1为本发明实施例提供的agv路径规划方法流程图，该方法包括如下步骤：

s1、规划起点节点到终止节点的最短行驶路径，称为初始行驶路径；

在本发明实施例中，起点节点即当前任务的在拓扑地图中的起点，终止节点即当前任务的在拓扑地图中的终点，基于floyd算法在拓扑地图中规划从起点节点到终止节点的最短行驶路径，包括有序排列的各节点。

在步骤s1之前还包括：

s11、构建有向地图g＝(v,e)，其中v代表路标地图中的节点，e代表路标地图中两节点之间的边，节点u及节点v之间的边含有一个权值w(uv)，表示节点u及节点v之间的欧式距离，节点u的坐标为(x1,y1)，节点v的坐标节为(x2,y2)，权值w(uv)的计算方法如下：

两条相邻的边之间也有一个权值w(ab)，表示相邻边a及边b之间的转角值，r为agv的最小转弯半径，相邻边的权值w(uv)计算方法如下：

s12、将节点在环境中的实际坐标系转化为屏幕显示坐标，生成拓扑结构图；

s2、检测下一中间节点的时间窗是否存在冲突，若检测结果为否，则agv沿行驶路径继续行驶，若检测结果为是，则检测当前agv小车在所述中间节点处的时间窗起点是否晚于冲突agv小车在所述中间节点处的时间窗起点，若检测结果为是，则执行步骤s3，若检测结果为否，则agv沿行驶路径继续行驶；

时间窗为agv小车通过中间节点所在锁定区域的时段，中间节点是指位于当前节点至终止节点之间的节点，为了避免冲突，每个节点上都设有对应的锁定区域，在节点的锁定区域实行交通管制，不同agv小车针对同一中间节点的时间窗可能出现部分重叠，全部重叠或者是完全不重叠，当至少两辆agv小车在同一中间节点的时间窗存在重合，即判断该节点的时间窗冲突，需要进行交通管制。

在本发明实施例中，在步骤s1之后，步骤s2之前还包括：

s21、检测agv小车当前位置是否为节点；

s22、若agv小车当前位置为节点，检测当前节点是否为终止节点，若检测结果为否，则计算下一节点的时间窗，若检测结果为是，则停止行驶，若agv小车当前位置不是节点，则沿行驶路径继续行驶。

在本发明实施例中，下一中间节点的时间窗确定方法具体如下：

计算达到下一中间节点所在锁定区域起始位置的时间点，所述时间点即为时间窗起点；

预估从下一中间节点所在锁定区域的起始位置到达终止位置的时间点，所述时间点即为时间窗终点。

s3、将下一行驶路段的权值设为无穷大，二次规划当前节点至终止节点的最短行驶路径；

在将下一行驶路段的权值设为无穷大之后，基于floyd算法来进行二次规划，规划当前节点至目标节点的最短路径。

s4、分别计算行驶二次规划路径所消耗的时间t1及继续执行初始行驶路径所消耗的时间t2，初始行驶路径是指基于任务起点至任务终点规划的行驶路径，二次规划路径是指将一下路段的路段权值设为无穷大，从当前位置到任务终点的规划路径。

在本发明实施例中，二次规划路径所消耗时间t1的计算方法具体如下：

时间t1等于二次规划路径中的直线行驶时间c1与转弯行驶时间c2之和，直线行驶时间c1的计算如公式(1)所示：

v1为设定的agv小车直线行驶速度，dj为二次规划路径中第j个路段的欧式距离，∑dj为二次规划路径中，从当前节点到终止节点的所有路段距离之和。；转弯行驶时间c2的计算如公式(2)所示：

m为当前节点行驶至终止节点的转弯次数，r为agv小车的最小转弯半径，v2为设定的转弯行驶速度。

在本发明实施例中，时间t2的计算方法具体如下：

下一中间节点所在锁定区域的等待解锁时间c3与初始行驶路径的剩余行驶时间c4之和为时间t2；

时间c4等于剩余初始行驶路径中的直线行驶时间及转弯行驶时间之和，直线行驶时间及转弯行驶时间的计算方法分别见公式(1)及公式(2)，此外，时间窗的计算也是基于公式(1)来进行。

s5、若时间t1>t2，则在下一节点的时间窗解锁后，按照初始行驶路径继续行走，否则，按照二次规划的路径行驶。

在本发明实施例中，上述agv可以为磁导航agv，先铺设磁轨道，并在磁轨道中为每条路段的端点贴上rfid卡，每张rfid卡对应的卡号均不相同，若为二维码导航的agv，则路径的端点贴上二维码；若为激光agv，则需要在环境中张贴反光板，并利用激光传感器建立整个活动空间的路标地图，此外，行驶路径的交叉处位于节点上，不能处于两节点之间。

本发明提供的agv路径规划方法具有如下有益技术效果：

1.在遇到路径时间窗冲突时，进行对路径进行二次规划，对比二次规划路径时间代价及路径继续执行时间代价，以时间代价最小的策略解决路径冲突问题；

2.可以适用于agv小车的双向行驶。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。