一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法与流程

本发明涉及计算机科学与物流运输，具体而言，其涉及一种适用于物流机器人的最优路径规划算法。

背景技术：

1、移动机器人是集环境感知、运动规划、决策控制于一体的多功能综合系统，在工业、服务业、农业等诸多领域都有着巨大的应用潜力，一直以来受到了研究学者和工业界的广泛关注。现如今生活中，在固定范围进行物流运输作业的场景显著增多，其中具有代表性的为医院物流运输场景，具有着不同于长途运输的显著特征，主要体现在：1)运送种类繁多：运送内容涵盖总务物资、医疗器械、药品、耗材、检验标本等，涉及医院所有科室和部门，每个种类的交接和运送流程各有不同；(2)运送任务量大：以宁波市某医院为例，每日的运送需求共计约1500单；(3)空间布局复杂：医院的所有区域均属于人员密集型区域，不确定因素多，发生意外的概率大，对运送路线的应变要求高；(4)安全性要求高：一是环境安全，需要保障运送过程中不发生意外碰撞、不占用急救通道，二是运送安全，对药品、检验标本等特殊医疗物品，对运送时限和可靠性有明确要求。

2、对单体物流机器人来说，在其获得运输任务以后，行进移动产生的移动时长，改变行进方向时的转动时长，等待电梯时的电梯等待时长和乘坐电梯时的电梯使用时长，成为了完成运输任务耗时的主要部分。物流机器人的最优路径，区别于最短路径仅仅关注于起始点到目标点的路径距离，最优路径更为注重在时间上呈现时间最短的路径。最短路径无法考虑到乘坐电梯所需要的电梯等待时间和电梯移动时间，但对于现如今多楼层多楼宇的物流运输而言，电梯资源的合理分配却是如今物流运输急需解决的问题。

3、现有的最短路径算法中，仅考虑距离而未对时间进行评估，将楼层切换的时间进行忽略，使得在对物流机器人进行路径选择时选择的路径并不是真正意义上最节省资源、最合理利用资源的路径。因此，亟需一种适用于物流机器人的最优路径搜索算法，以使得搜索获得路径是当前资源合理利用的最优路径。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了提供一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法，以使得搜索获得路径是当前资源合理利用的最优路径。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法，包括同楼宇同楼层最优路径搜索方法、同楼宇不同楼层最优路径搜索方法和不同楼宇最优路径搜索方法，确定起点和终点是否位于同一楼宇；确定起点和终点是否位于同一楼层；

5、若起点和终点位于通楼宇同一楼层，则执行同楼宇同楼层最优路径搜索方法；

6、若起点和终点位于通楼宇不同楼层，则同楼宇不同楼层最优路径搜索方法；

7、若起点和终点位于不同楼宇，则执行不同楼宇最优路径搜索方法。

8、优选的：所述同楼宇同楼层最优路径搜索方法其具体步骤为：

9、s1：导入环境配置；

10、s2：使用时间表示的ai搜索算法找到最优路径；

11、s3：输出同楼宇同楼层最优路径。

12、优选的：所述同楼宇不同楼层最优路径搜索方法其具体步骤为：

13、s4：导入环境配置；

14、s5：将所有电梯节点作为中间节点计算比较获得最优路径；

15、s6：输出同楼宇不同楼层最优路径。

16、优选的：所述不同楼宇最优路径搜索方法其具体步骤为：

17、s7：导入环境配置；

18、s8：通过比较不同连接层获得最优路径；

19、s9：输出不同楼宇楼层最优路径。

20、优选的，所述同楼宇同楼层最优路径搜索方法其具体步骤为：

21、s1.导入环境配置：选取机器人路径节点图，输入各路径节点位置以及连接各路径节点的路径距离，导入机器人移动速度、转向速度、楼层间隔、电梯移动速度；

22、s2.使用时间表示的ai搜索算法找到最优路径：将路径距离除以机器人移动速度获得路径消耗时间，机器人在节点时若进行转向操作，通过转向角度除以转向速度获取转向消耗时间，具有时间耗损表示的启发函数，在节点n的代价计算f(n)＝g(n)+h(n)中将g(n)表示为节点n距离起点的时间耗损，即包含着转动时间耗损时间表示，而h(n)仅仅为目标点到节点的时间表示，而不含有转动时间表示，将起始点和目标点及环境配置导入修改启发函数的ai算法，计算获得最优路径；

23、s3.输出同楼宇同楼层最优路径：将最优路径输出，为起始点到目标点移动时间最短的路径。

24、优选的：所述同楼宇不同楼层最优路径搜索方法其具体步骤为：

25、s4：导入环境配置：选取机器人路径节点图，输入各路径节点位置以及连接各路径节点的路径距离，导入机器人移动速度、转向速度、楼层间隔、电梯移动速度，导入电梯节点列表，电梯等待时间预测模型；

26、s5：将所有电梯节点作为中间节点计算比较获得最优路径：电梯列表选取起始层电梯列表和目标层电梯列表，设同一电梯在起始层为t1，在目标层为t2，通过同楼层最优路径算法计算获得起始点到t1的时间消耗c1，以及目标点到t2的时间消耗c2，通过电梯等待时间预测模型进行电梯等待时间预测为c3，计算楼层跨度乘以单楼层高度除以电梯速度获得电梯移动时间为c4，则以该电梯为中间节点路径消耗表示为c1+c2+c3+c4，比较各个电梯中路径消耗最少作为最优路径；

27、s6：输出同楼宇不同楼层最优路径：最优路径通过比较各电梯时间消耗得出。

28、优选的：所述不同楼宇最优路径搜索方法其具体步骤为：

29、s7：导入环境配置：选取机器人路径节点图，输入各路径节点位置以及连接各路径节点的路径距离，导入机器人移动速度、转向速度、楼层间隔、电梯移动速度，导入电梯节点列表，电梯等待时间预测模型；

30、s8：通过比较不同连接层获得最优路径：一般楼宇间除了有一楼与相连接，可能拥有空中走廊连接方式；通过比较不同连接层的时间消耗获得最优路径；设起始层电梯节点为t1，起始连接层电梯节点为t2，目标电梯节点为t3，目标连接层电梯节点为t4，通过同楼层最优路径算法计算获得起始点到t1的时间消耗c1，以及目标点到t3的时间消耗c2，以及t2到t4的时间消耗c3，通过电梯等待时间预测模型进行电梯等待时间预测为c4和c5，计算楼层跨度乘以单楼层高度除以电梯速度获得电梯移动时间为c5和c6，则c1+c2+c3+c4+c5+c6为时间消耗，比较各个电梯中路径消耗最少作为最优路径，如果起始点或着目标点在连接层则可删去其起始电梯消耗或者目标电梯消耗；

31、s9：输出最优路径：最优路径为比较各连接层最优路径得出。

技术特征：

1.一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法，包括同楼宇同楼层最优路径搜索方法、同楼宇不同楼层最优路径搜索方法和不同楼宇最优路径搜索方法，其特征在于，确定起点和终点是否位于同一楼宇；确定起点和终点是否位于同一楼层；

2.根据权利要求1所述的一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法，其特征在于：所述同楼宇同楼层最优路径搜索方法其具体步骤为：

3.根据权利要求1所述的一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法，其特征在于：所述同楼宇不同楼层最优路径搜索方法其具体步骤为：

4.根据权利要求1所述的一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法，其特征在于：所述不同楼宇最优路径搜索方法其具体步骤为：

5.根据权利要求3所述的一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法，其特征在于：所述同楼宇不同楼层最优路径搜索方法其具体步骤为：

6.根据权利要求4所述的一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法，其特征在于：所述不同楼宇最优路径搜索方法其具体步骤为：

技术总结
本发明公开了一种物流机器人建筑物内最优路径搜索方法，计算机科学与物流运输技术领域，其技术要点为：确定起点和终点是否位于同一楼宇；确定起点和终点是否位于同一楼层；若起点和终点位于通楼宇同一楼层，则执行同楼宇同楼层最优路径搜索方法；若起点和终点位于通楼宇不同楼层，则同楼宇不同楼层最优路径搜索方法；若起点和终点位于不同楼宇，则执行不同楼宇最优路径搜索方法。其通过判断起始点和目标点位置是否处于同一层、是否处于同一建筑物等进行分情况讨论，通过距离和运行速度将路径消耗以时间表示，以便将转向耗时和电梯等待耗时等时间消耗加入算法考虑。具有有效找出最优路径合理分配电梯资源的效果。

技术研发人员：梁海明,丁佳洛,吴斌,李征,王俊杰,葛婉琼,范锦浩,陈凯敏
受保护的技术使用者：宁波铭盛软件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31