專利名稱：一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于移動機器人領域，尤其是一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法。
背景技術(shù)：
移動機器人應用于物流倉儲和停車場等場合時，需要在有障礙物并且在高密度存儲和巷道少的條件下，尋找一條從給定起點到終點的工作路徑，使移動機器人在運動過程中能安全無誤地繞過所有障礙物。目前，移動機器人路徑規(guī)劃方法主要包括兩種類型1、全局路徑規(guī)劃預先規(guī)劃出一條無碰路徑，根據(jù)已知環(huán)境模型找出從起始點到目標點的可行或最優(yōu)路徑，其環(huán)境信息大多是靜止障礙；2、局部路徑規(guī)劃工作環(huán)境是未知或部分未知，障礙物的尺寸、形狀和位置信息必須通過傳感器獲得，再實時作出局部路徑規(guī)劃決策。 不論是全局路徑規(guī)劃還是局部路徑規(guī)劃，其實質(zhì)都離不開在障礙物以外的自由空間中去規(guī)劃路徑，例如柵格法、可視圖法及其衍生方法等。專利文獻“一種基于類三維地圖的移動機器人全局路徑規(guī)劃方法”(申請?zhí)?01010022082. I)通過挖掘障礙物本身的三維特性，利用障礙物高度差異，將普通柵格地圖改造為基于等高線原理的類三維地圖，其優(yōu)勢在于通過等高方法將障礙物進行了分類，縮小了捕捉范圍，使得障礙物捕捉更準確，編程方便，執(zhí)行效率高。該規(guī)劃方法與常規(guī)柵格法相比，在一定程度上克服了粒度大則不準確、粒度小則耗費時空的天然缺陷。但是，該方法僅是基于柵格計算上的改進，其存在的問題是移動機器人規(guī)劃路徑仍然受障礙物制約，當障礙物出現(xiàn)時必須繞過障礙物，對由此帶來的時空消耗則無能為力。移動機器人路徑規(guī)劃方法的全局路徑規(guī)劃的優(yōu)勢在于安全可靠性強，不足之處在于比較依賴于靜態(tài)環(huán)境，對于頻繁變化的環(huán)境信息響應不夠及時，因此，建立一個能夠?qū)崟r跟蹤變化的環(huán)境信息，確保“實時重規(guī)劃”的全局路徑規(guī)劃方法是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種合計合理、效率高、安全性強的用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟步驟I :調(diào)度層服務器建立一初始化網(wǎng)狀路徑圖；步驟2 :調(diào)度層服務器檢測到有存取貨物任務時，獲取起始點和目標點信息，在起始點和目標點之間再劃分若干個子任務，每個子任務又設有各自的起始點和目標點，每個子任務被劃分以下任務類型之一空車尋貨子任務或負載運貨子任務；步驟3 :調(diào)度層服務器根據(jù)存取貨物的子任務和任務類型建立移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑并將移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑發(fā)送給移動機器人；
步驟4 :移動機器人接收移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑并執(zhí)行相應的子任務；步驟5 :移動機器人執(zhí)行完相應的子任務后，向調(diào)度層服務器發(fā)送移動機器人的動態(tài)位置、貨物的動態(tài)位置以及移動機器人的負載狀態(tài)；步驟6 :調(diào)度層服務器根據(jù)移動機器人的報告，更新移動機器人的當前位置、負載狀態(tài)、與原起始點及目標點相關(guān)的權(quán)值，循環(huán)執(zhí)行步驟3至步驟6直至所有子任務完成。而且，所述建立初始化網(wǎng)狀路徑圖的方法包括以下步驟⑴獲得存儲位圖紙，設所有存儲位為空存儲位；⑵建立存儲點取每個存儲中心點作為存儲點；⑶建立路點沿著巷道行駛路線分別與兩邊各個存儲點作垂線，其垂線的交點為路點；
⑷連接以上任意相鄰兩點之間的連線作為移動機器人行走路線，從而構(gòu)成初始化網(wǎng)狀路徑圖。而且，所述移動機器人行走路線包括垂直方向兩點之間的連線、水平方向兩點之間的連線、傾斜角度方向兩點之間的連線。而且，所述的存儲點包括如下屬性存儲點在存儲區(qū)中的位置、貨物存放時的角度、存儲位的長度、存儲位的寬度；所述的路點包括如下屬性路點在存儲區(qū)中的位置、停放貨物時的角度、停放貨物時的長度、停放貨物時的寬度、路點是否可供移動機器人旋轉(zhuǎn)。而且，所述網(wǎng)狀路徑圖上的每條線段設有權(quán)值，該權(quán)值等于距離的長度。而且，所述權(quán)值的計算方法為⑴在當前路徑有障礙物的條件下，當任務類型為負載送貨任務時，距離值為無窮大；⑵當任務類型為空車尋貨時，其距離值為實際距離。而且，所述調(diào)度層服務器建立動態(tài)規(guī)劃路徑的方法為調(diào)度層服務器將起始點信息、目標點信息、移動機器人的負載狀態(tài)以及權(quán)值傳輸給圖搜索法，由圖搜索法根據(jù)上述參數(shù)找出從起始點到目標點最短路徑作為移動機器人當前路徑，從而得到移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑。而且，所述的移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑分為移動機器人空載動態(tài)規(guī)劃路徑和移動機器人負載動態(tài)規(guī)劃路徑。而且，所述移動機器人在執(zhí)行空車尋貨子任務時，采用如下方式執(zhí)行移動機器人鉆入貨物托盤下面，在貨物托盤下面行走；移動機器人在執(zhí)行負載送貨子任務時，采用如下方式執(zhí)行移動機器人鉆入貨物托盤下方并頂起貨物托盤及其上面的貨物在無障礙物的巷道或自由區(qū)域行走。而且，所述的移動機器人為全自動搬運車，所述的貨物托盤由四條托盤腿支撐地面且四條托盤腿略高于移動機器人的高度。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是I、本規(guī)劃方法將移動機器人每次執(zhí)行的任務拆分為兩種不同的任務類型，按照不同任務類型劃分不同的行走區(qū)間，節(jié)省了移動機器人在行車時占用主干道或自由空間的二分之一的占用時間，當任務繁忙需要多移動機器人并發(fā)操作時，用此方法可以從根本上解決在主干道上多移動機器人安全避碰問題，同時也降低了多移動機器人安全避碰運算的復雜度，減少了運算的時空消耗。2、本規(guī)劃方法通過在總?cè)蝿障聞澐肿尤蝿?、在子任務下細分任務類型、?zhí)行子任務結(jié)束后向調(diào)度層服務器實時報告反饋的方法，將全局路徑規(guī)劃的重規(guī)劃時間縮短到每個子任務執(zhí)行的瞬間，從而提高了系統(tǒng)的實時性和有效性。


圖I是本發(fā)明所采用控制系統(tǒng)的三層架構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的路徑規(guī)劃流程圖；圖3是本發(fā)明的初始化無障礙網(wǎng)狀路徑圖；圖4是在倉儲區(qū)存入第I個貨物后的動態(tài)路徑示意圖；圖5是在倉儲區(qū)存入若干個貨物后的動態(tài)路徑示意圖；圖6是在倉儲區(qū)存入全部貨物后的動態(tài)路徑示意圖； 圖7是一個從存儲區(qū)取出貨物的實施例的示意圖；圖8是圖7所示實施例執(zhí)行第I個子任務的示意圖；圖9是圖7所示實施例執(zhí)行第2個子任務的示意圖；圖10是圖7所示實施例執(zhí)行第3個子任務的示意圖；圖11是圖7所示實施例執(zhí)行第4個子任務的示意圖；圖12是圖7所示實施例執(zhí)行第5個子任務的示意圖；圖13是圖7所示實施例執(zhí)行第6個子任務的示意圖；圖14是圖7所示實施例執(zhí)行第7個子任務的示意圖；圖15是圖7所示實施例執(zhí)行第8個子任務的示意圖；圖16是圖7所示實施例執(zhí)行第9個子任務的示意圖；圖17是圖7所示實施例執(zhí)行第10個子任務的示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，如圖I所示，是在三層架構(gòu)的控制系統(tǒng)上實現(xiàn)的，該控制系統(tǒng)包括人機接口層、服務調(diào)度層和執(zhí)行層，人機接口層采用用戶操作終端實現(xiàn)存取貨物操作功能，執(zhí)行層采用移動機器人完成存取貨物任務，服務調(diào)度層采用調(diào)度層服務器與用戶操作終端和移動機器人進行通信，實現(xiàn)路徑規(guī)劃方法以控制移動機器人執(zhí)行存取貨物操作。人機接口層向服務調(diào)度層提出存取貨物請求，服務調(diào)度層響應請求，根據(jù)任務的起始點和目標點預先做出一個無碰路徑規(guī)劃，并將這個無碰路徑規(guī)劃發(fā)送給執(zhí)行層，執(zhí)行層的移動機器人接受指令，按照預先規(guī)劃的路徑執(zhí)行存取貨物任務。本規(guī)劃方法基于在先專利申請(專利名稱一種高密度自動立體倉儲系統(tǒng)，申請?zhí)?01210052054. 3)，移動機器人采用全自動搬運車，能夠在保證車身不動的情況下，通過扭轉(zhuǎn)車輪角度使貨物斜線平移、水平橫移和原地半徑旋轉(zhuǎn)運動。貨物均放置在貨物托盤上，貨物托盤由四條托盤腿支撐地面，四條托盤腿的高度略高于移動機器人的高度，移動機器人可以在任意兩條托盤腿之間行走。倉儲區(qū)的巷道兩邊為多排多列式存儲區(qū)域，巷道內(nèi)設有供移動機器人旋轉(zhuǎn)的區(qū)域，某些位置為O度或180度直行。一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，如圖2所示，包括以下步驟
步驟I :調(diào)度層服務器建立一初始化網(wǎng)狀路徑圖。調(diào)度層服務器采用如下處理過程建立初始化網(wǎng)狀路徑圖I、獲得存儲位圖紙，設所有存儲位為空存儲位；2、建立存儲點取每個倉位中心點作為倉位點；3、建立路點沿著巷道行駛路線分別與兩邊各個存儲點作垂線，其垂線的交點為路點；4、連接以上任意相鄰兩點之間的連線作為移動機器人行走路線由于移動機器人可以在保證車頭和車身姿態(tài)不變的情況下，通過轉(zhuǎn)動車輪角度從而實現(xiàn)斜線方向運動以及橫向運動，因此，移動機器人行走路線包括垂直方向兩點之間的連線、水平方向兩點之間的連線、傾斜角度方向兩點之間的連線，將上述連線連接在一起構(gòu)成初始化網(wǎng)狀路徑圖。
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通過以上處理過程建立的初始化網(wǎng)狀路徑圖，如圖3所示。該初始化網(wǎng)狀路徑圖是針對沒有任何貨物的條件而設計的，全部存儲區(qū)域為自由區(qū)域。該網(wǎng)狀路徑圖由很多水平方向線段、垂直方向線段、傾斜角度方向的線段組成，這些線段共同構(gòu)成移動機器人行走序列。初始化網(wǎng)狀圖的所有線段都為雙向線段，凡是沒有標識箭頭的線段都為雙向線段，雙向線段意味著負載或空載的移動機器人在周圍沒有障礙物的地面上可以沿著左右、上下、左上、左下、右上、右下方向來回任意行走。移動機器人行走序列分為兩類，一類為移動機器人負載時繞開障礙物的行走序列，一類為移動機器人空載時鉆到貨物下面、在貨物之間的行走序列。移動機器人之所以能夠在貨物下面行走是由于貨物托盤具有移動機器人可在下面行走的特征貨物托盤由四條腿支撐地面，托盤腿的高度略高于移動機器人的高度，移動機器人可以在任意兩條托盤腿之間行走。網(wǎng)狀路徑圖上各線段的端點稱為存儲點或路點，每個存儲點和路點具有相應的屬性。存儲點包括如下多個屬性存儲點在存儲區(qū)中的位置(X、Y)、貨物存放時的角度(Θ )、存儲位的長度(L)、存儲位的寬度(W)。路點包括多個屬性路點在存儲區(qū)中的位置(X、Y)、路點是否可供移動機器人旋轉(zhuǎn)。網(wǎng)狀路徑圖上每條線段還設有權(quán)值，權(quán)值等于距離的長度，權(quán)值大則距離遠，權(quán)值小則距離近。權(quán)值的計算方法如下(1)在當前路徑有障礙物的條件下，當任務類型為負載送貨任務時，距離值為無窮大，也就是說，在當前路徑有障礙物(貨物)的條件下，當任務類型為存放貨物、移動機器人為負載狀態(tài)時，距離值為無窮大；(2)當任務類型為空車尋貨時，其距離值為實際距離。也就是說，在當前路徑有障礙物(貨物)的條件下，當任務類型為提取貨物、移動機器人為空載狀態(tài)時，由于移動機器人可以鉆入障礙物下面行走，所以視同有障礙物為無障礙物，其距離值為實際距離。圖搜索法根據(jù)權(quán)值不同，能夠找出從起始點到目標點最短路徑作為移動機器人當前路徑。步驟2 :調(diào)度層服務器檢測到有存取貨物任務時，獲取起始點和目標點信息，在起始點和目標點之間再劃分若干個子任務，每個子任務又有各自的起始點和目標點，每個子任務再劃分其任務類型，或者為空車尋貨子任務，或者為負載運貨子任務；在本步驟中，存取貨物任務包括空車尋貨子任務和負載送貨子任務。由于目標點周圍的狀態(tài)可能存放有其他貨物，因此，一次存取貨物任務可能包括多個空車尋貨子任務和負載送貨子任務。
步驟3 :調(diào)度層服務器根據(jù)存取貨物的子任務建立移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑并將移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑發(fā)送給移動機器人。調(diào)度層服務器建立動態(tài)規(guī)劃路徑的方法為調(diào)度層服務器將起始點信息、目標點信息、移動機器人的負載狀態(tài)以及權(quán)值傳輸給圖搜索法，由圖搜索法根據(jù)上述參數(shù)找出從起始點到目標點最短路徑作為移動機器人當前路徑，從而得到移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑。根據(jù)子任務的類型，移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑分為移動機器人空載動態(tài)規(guī)劃路徑和移動機器人負載動態(tài)規(guī)劃路徑。對于移動機器人空載動態(tài)規(guī)劃路徑，移動機器人的行走序列為移動機器人鉆入貨物托盤下面，在貨物托盤下面行走，而不占用主干道或自由空間。步驟4 :移動機器人接收移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑并執(zhí)行相應的子任務。移動機器人根據(jù)規(guī)劃路徑根據(jù)不同子任務規(guī)定不同的行走序列。移動機器人在執(zhí)行空車尋貨子任務時，采用如下方式執(zhí)行移動機器人鉆入貨物托盤下面，在貨物托盤下面行走，而不占用主干道或自由空間；移動機器人在執(zhí)行負載送貨子任務時，采用如下方式執(zhí)行移動機器人鉆入貨物托盤下方并頂起貨物托盤及其上面的貨物，再沿著無障礙物的巷道或自由區(qū)域?qū)⒇浳镞\送到指定地點 步驟5 :移動機器人執(zhí)行完相應的子任務后，向調(diào)度層服務器發(fā)送移動機器人的動態(tài)位置和貨物的動態(tài)位置，并且移動機器人通過開閉頂升裝置切換移動機器人當前的負載狀態(tài)，為下次任務做好準備。步驟6 :調(diào)度層服務器根據(jù)移動機器人的報告，更新移動機器人的當前位置、負載狀態(tài)、與原起始點及目標點相關(guān)的權(quán)值。循環(huán)執(zhí)行步驟3至步驟6直至所有子任務完成。下面舉例說明對本規(guī)劃方法進行詳細說明。存入第一件貨物的動態(tài)路徑，如圖4所示。①貨物周圍的連線都變成了帶有箭頭指向的連線，箭頭所指方向的路徑為有效路徑，箭頭相反方向路徑為無效路徑。其原理為A、當存入貨物后，以貨物為目標點的所有相關(guān)路徑因目標點已存入貨物而不能再繼續(xù)存入新的貨物，因此，所有路徑為阻塞狀態(tài)，權(quán)值為無窮大、以貨物為起始點向外連接任意相鄰一點，由于任意臨近點都為自由區(qū)域，此時，以貨物為起始點，以其周圍任意臨近點的連線都為有效路徑；C、根據(jù)以上分析，當貨物存入以后，其周圍初始化連線由雙向有效變?yōu)閱蜗蛴行?；②移動機器人行走序列發(fā)生了變化當存入貨物后，其周圍廣生箭頭的斜線不能走空車，因為移動機器人在貨物下面空載行走只能沿著托盤下面每兩條腿的對邊作水平或垂直方向運動。存入若干件貨物的動態(tài)路徑，圖5所示。從圖中看出，如果以各個貨物為起始點，向外連接它們的臨近點，由于各個貨物周圍臨近點狀態(tài)不同，因此它們被調(diào)度層服務器更新后的各自的網(wǎng)狀圖不同，變化如下①2號和3號目標點，由于障礙物本身相互作為對方的目標點，所以，它們之間的載貨路徑不再存在；②由于2號和3號貨物下面照樣可允許空載移動機器人行走，因此用虛線表示這只是一條空載路徑6號障礙物和5號障礙物相t匕，少了一條線，這是因為其中一條線所指目標點為障礙物7，故該條路徑中斷④圖中帶箭頭的斜線段只能行走載貨移動機器人，而帶箭頭的水平和垂直線段意味著雙軌跡區(qū)域，既是載貨路徑又是空載路徑，但是載貨路徑必須是箭頭指向的位置為目標點。存入所有貨物的動態(tài)路徑，如圖6所示。從圖中看出，當存入全部貨物后，①在存滿貨物的區(qū)域全部為橫向和縱向的虛線；②巷道兩邊的貨物每個貨物只有一條有效路徑，而兩邊的對角線都為無效路徑。因為，判斷對角線是否有效的條件是與這個對角線相交的另外一條對角線BF、CF的兩個端點(也就是存儲點或路點)上都沒有存儲貨物，由于目前B、C兩個端點上都有障礙物，所以，只有AF為有效路徑。圖7至圖17給出了一個提取貨物的處理過程，包括如下處理過程I、如圖7所示，在執(zhí)行任務前，調(diào)度層服務器先作任務規(guī)劃，包括4個方面①確定總?cè)蝿盏钠鹗键c、目標點(圖中標識為1，2)②確定貨物取出后的存放地點(圖中標識為3)(存放在巷道某個路點上)③確定障礙物臨時存放地點(圖中標識為4、5)④將取貨任務劃分為10子任務及各自的起始點和目標點(見下面)。2、如圖8所示，執(zhí)行第I個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷執(zhí)行第I個子任務的起始點為6-1，目標點為6-2 ；B、判斷移動機器人當前狀態(tài)(移動機器人上次任務執(zhí)行完畢后報告調(diào)度層服務器空載狀態(tài))，根據(jù)移動機器人當前為空載狀態(tài)，用圖搜索法搜索出移動機器人空載路徑，如圖中6-1到6-2的粗箭頭所指方向。C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑。由于本任務中貨物未發(fā)生移動，所以路徑無變化。D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人空載行走到6-2后，在將貨物頂起的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由空載變?yōu)樨撦d的信號。3、如圖9所示，執(zhí)行第2個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷執(zhí)行第2個子任務的起始點為6-2，目標點為6_3 ；B、判斷當前移動機器人狀態(tài)，根據(jù)移動機器人當前為負載狀態(tài)，用圖搜索法搜索移動機器人的負載路徑，如圖中6-2到6-3的粗箭頭所指方向；C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑由于6-2的障礙物已經(jīng)挪走，路徑變化為3根虛線到3根單向?qū)嵕€；由于6-3從沒有障礙物到有障礙物，路徑變化為從3根雙向?qū)嵕€到3根單向?qū)嵕€。D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人行走到6-3時，在關(guān)閉啟頂升裝置將貨物放下的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由負載變?yōu)榭蛰d的信號。4、如圖10所示，執(zhí)行第3個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷第3個子任務的起始點為6-3，目標點為6_4 ；B、判斷當前移動機器人狀態(tài)，根據(jù)移動機器人當前為空載狀態(tài)，用圖搜索法搜索移動機器人的空載路徑(也可以選擇實線路徑，但本實施例選擇虛線路徑)，如圖中6-2到6-3的粗箭頭所指方向；C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑。由于本任務中貨物未發(fā)生移動，所以路徑無變化。D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人空載行走到6-4后，在將貨物頂起的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由空載變?yōu)樨撦d的信號。5、如圖11所示，執(zhí)行第4個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷出第4個子任務的起始點為6-4，目標點為6_5 ； B、判斷當前移動機器人狀態(tài)，根據(jù)移動機器人當前為負載狀態(tài)，用圖搜索法搜索移動機器人的負載路徑如圖中6-4到6-5粗箭頭所指方向；
C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑。由于6-4的障礙物已經(jīng)挪走，路徑變化為從原來3根虛線到3根單向?qū)嵕€；由于6-5從沒有障礙物到有障礙物，路徑變化為從原來的3根雙向?qū)嵕€到3根單向?qū)嵕€。D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人行走到6-5時，在關(guān)閉頂升裝置將貨物放下的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由負載變?yōu)榭蛰d的信號。6、如圖12所示，執(zhí)行第5個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷出第5個子任務的起始點為6-5，目標點為6_6 ；B、判斷當前移動機器人狀態(tài)，根據(jù)移動機器人當前為空載狀態(tài)，用圖搜索法搜索移動機器人的空載路徑(可以選擇兩條路徑，但為今后擴充功能，盡量不占用實線路徑，而使用虛線路徑)，如圖中6-4到6-5粗箭頭所指方向；C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑。由于本 任務中貨物未發(fā)生移動，所以路徑無變化。D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人空載行走到6-6后，在將貨物頂起的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由空載變?yōu)樨撦d的信號。7、如圖13所示，執(zhí)行第6個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷出第6個子任務的起始點為6-6，目標點為6-7 ；B、判斷當前移動機器人狀態(tài)，根據(jù)移動機器人當前為負載狀態(tài)，用圖搜索法搜索移動機器人的負載路徑，如圖中6-6到6-7粗箭頭所指方向；C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑。由于6-6的障礙物已經(jīng)挪走，路徑變化為從3根虛線到3根實線；由于6-7從沒有障礙物到有障礙物，路徑變化為從3根雙向?qū)嵕€到3根單向?qū)嵕€。D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人行走到6-7時，在關(guān)閉頂升裝置將貨物放下的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由負載變?yōu)榭蛰d的信號。8、如圖14所示，執(zhí)行第7個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷第7個子任務的起始點為6-7，目標點為6-5 ；B、判斷當前移動機器人狀態(tài)，根據(jù)移動機器人當前為空載的狀態(tài)，用圖搜索法搜索移動機器人的空載路徑，如圖中6-7到6-5粗箭頭所指方向；C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑。由于本次任務是空車移動，障礙物沒有發(fā)生變化，路徑不變；D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人空載行走到6-5后，在將貨物頂起的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由空載變?yōu)樨撦d的信號。9、如圖15所示，執(zhí)行第8個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷第8個子任務的起始點為6-5，目標點為6-4 ；B、判斷當前移動機器人狀態(tài)，根據(jù)移動機器人當前為負載的狀態(tài)，用圖搜索法搜索移動機器人的負載路徑，如圖中6-5到6-4粗箭頭所指方向；C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑。由于6-5的障礙物已經(jīng)挪走，路徑變化為從3根單向?qū)嵕€到3根雙線實線；由于6-4從沒有障礙物到有障礙物，路徑變化為2根單向?qū)嵕€到2根虛線；D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人行走到6-4時，在關(guān)閉頂升裝置將貨物放下的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由負載變?yōu)榭蛰d的信號。10、如圖16所示，執(zhí)行第9個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷第9個子任務的起始點為6-4，目標點為6-3 ；
B、判斷當前移動機器人狀態(tài)，根據(jù)移動機器人當前為空載的狀態(tài)，用圖搜索法搜索移動機器人的空載路徑，如圖中6-4到6-3粗箭頭所指方向；C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑。由于本次任務是空車移動，障礙物沒有發(fā)生變化，路徑不變；D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人空載移動到6-3后，在將貨物頂起的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由空載變?yōu)樨撦d的信號。11、如圖17所示，執(zhí)行第10個子任務，該子任務執(zhí)行過程如下A、調(diào)度層服務器判斷出第8個子任務的起始點為6-3，目標點為6_2 ；B、調(diào)度層服務器判斷當前移動機器人狀態(tài)，根據(jù)移動機器人當前為負載的狀態(tài)，用圖搜索法搜索移動機器人的負載路徑，如圖中6-3到6-2最短空載路徑如圖中粗箭頭所指方向；C、調(diào)度層服務器更新路徑當子任務結(jié)束時，調(diào)度層服務器開始更新路徑。由于6-3的障礙物已經(jīng)挪走，路徑變化為從3條單向?qū)嵕€到3條不帶箭頭的雙向?qū)嵕€；由于6-2從沒有障礙物到有障礙物，路徑變化為增加了 2條虛線。D、移動機器人報告當前位置及當前狀態(tài)。當移動機器人行走到6-2時，在關(guān)閉頂升裝置將貨物放下的瞬間，向調(diào)度層服務器發(fā)送由負載變?yōu)榭蛰d的信號。需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I:調(diào)度層服務器建立一初始化網(wǎng)狀路徑圖； 步驟2 :調(diào)度層服務器檢測到有存取貨物任務時，獲取起始點和目標點信息，在起始點和目標點之間再劃分若干個子任務，每個子任務又設有各自的起始點和目標點，每個子任務被劃分以下任務類型之一空車尋貨子任務或負載運貨子任務； 步驟3 :調(diào)度層服務器根據(jù)存取貨物的子任務和任務類型建立移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑并將移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑發(fā)送給移動機器人； 步驟4 :移動機器人接收移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑并執(zhí)行相應的子任務； 步驟5 :移動機器人執(zhí)行完相應的子任務后，向調(diào)度層服務器發(fā)送移動機器人的動態(tài)位置、貨物的動態(tài)位置以及移動機器人的負載狀態(tài)； 步驟6 :調(diào)度層服務器根據(jù)移動機器人的報告，更新移動機器人的當前位置、負載狀態(tài)、與原起始點及目標點相關(guān)的權(quán)值，循環(huán)執(zhí)行步驟3至步驟6直至所有子任務完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述建立初始化網(wǎng)狀路徑圖的方法包括以下步驟 (1)獲得存儲位圖紙，設所有存儲位為空存儲位； ⑵建立存儲點取每個存儲中心點作為存儲點； ⑶建立路點沿著巷道行駛路線分別與兩邊各個存儲點作垂線，其垂線的交點為路占. ⑷連接以上任意相鄰兩點之間的連線作為移動機器人行走路線，從而構(gòu)成初始化網(wǎng)狀路徑圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述移動機器人行走路線包括垂直方向兩點之間的連線、水平方向兩點之間的連線、傾斜角度方向兩點之間的連線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述的存儲點包括如下屬性存儲點在存儲區(qū)中的位置、貨物存放時的角度、存儲位的長度、存儲位的寬度；所述的路點包括如下屬性路點在存儲區(qū)中的位置、停放貨物時的角度、停放貨物時的長度、停放貨物時的寬度、路點是否可供移動機器人旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述網(wǎng)狀路徑圖上的每條線段設有權(quán)值，該權(quán)值等于距離的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述權(quán)值的計算方法為(1)在當前路徑有障礙物的條件下，當任務類型為負載送貨任務時，距離值為無窮大；⑵當任務類型為空車尋貨時，其距離值為實際距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述調(diào)度層服務器建立動態(tài)規(guī)劃路徑的方法為調(diào)度層服務器將起始點信息、目標點信息、移動機器人的負載狀態(tài)以及權(quán)值傳輸給圖搜索法，由圖搜索法根據(jù)上述參數(shù)找出從起始點到目標點最短路徑作為移動機器人當前路徑，從而得到移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述的移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑分為移動機器人空載動態(tài)規(guī)劃路徑和移動機器人負載動態(tài)規(guī)劃路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述移動機器人在執(zhí)行空車尋貨子任務時，采用如下方式執(zhí)行移動機器人鉆入貨物托盤下面，在貨物托盤下面行走；移動機器人在執(zhí)行負載送貨子任務時，采用如下方式執(zhí)行移動機器人鉆入貨物托盤下方并頂起貨物托盤及其上面的貨物在無障礙物的巷道或自由區(qū)域行走。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9所述的一種用于密集存儲區(qū)域的移動機·器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述的移動機器人為全自動搬運車，所述的貨物托盤由四條托盤腿支撐地面且四條托盤腿略高于移動機器人的高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于密集存儲區(qū)域的移動機器人路徑規(guī)劃方法，其技術(shù)特點是包括步驟1調(diào)度層服務器建立一初始化網(wǎng)狀路徑圖；步驟2調(diào)度層服務器將存取貨物任務劃分為空車尋貨子任務和負載送貨子任務；步驟3調(diào)度層服務器建立移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑并將移動機器人動態(tài)規(guī)劃路徑發(fā)送給移動機器人；步驟4移動機器人執(zhí)行相應的子任務；步驟5移動機器人向調(diào)度層服務器發(fā)送移動機器人的狀態(tài)報告；步驟6調(diào)度層服務器更新移動機器人的當前位置、負載狀態(tài)、與原起始點及目標點相關(guān)的權(quán)值。本發(fā)明將每次任務拆分為空車尋貨和負載送貨子任務并按不同子任務規(guī)劃路徑，降低了多移動機器人安全避碰運算的復雜度，提高了系統(tǒng)的實時性和有效性。
文檔編號G05D1/02GK102830702SQ20121032998
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者景國輝, 楊宇 申請人:無錫普智聯(lián)科高新技術(shù)有限公司