本發(fā)明涉及機(jī)器人路徑規(guī)劃，特別是涉及一種批量路徑離線自動(dòng)生成的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前的倉(cāng)儲(chǔ)物流行業(yè)，隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，主要采用的巡線模式運(yùn)行的移動(dòng)機(jī)器人已成為提高倉(cāng)儲(chǔ)效率和降低成本的重要工具。這種機(jī)器人通過(guò)在預(yù)先規(guī)劃的路線上移動(dòng)，執(zhí)行貨物搬運(yùn)、貨架擺放等任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)高效的倉(cāng)儲(chǔ)管理和物流運(yùn)作。

2、然而，當(dāng)倉(cāng)庫(kù)或工廠的面積較大、貨物點(diǎn)較多、且存在多種車型混合作業(yè)時(shí)，傳統(tǒng)的依靠人工繪制路徑的地圖編輯器在支撐項(xiàng)目實(shí)施部署方面，面臨著一定的挑戰(zhàn)，通常需要事先繪制移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)行路線圖，以確保機(jī)器人能夠有效地規(guī)避擁堵，并且按照最優(yōu)路徑完成任務(wù)。然而，這種繪制工作需要大量的人力投入，操作比較繁瑣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)倉(cāng)庫(kù)或工廠的面積較大、貨物點(diǎn)較多、且存在多種車型混合作業(yè)時(shí)，繪制工作需要大量的人力投入，操作比較繁瑣的問(wèn)題，提供一種批量路徑離線自動(dòng)生成的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明提出了一種批量路徑離線自動(dòng)生成的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其包括如下步驟：s1：獲取現(xiàn)場(chǎng)的cad圖和移動(dòng)機(jī)器人的尺寸信息，并從cad圖中獲取貨架尺寸、貨架節(jié)點(diǎn)、充電節(jié)點(diǎn)、停車節(jié)點(diǎn)、以及空余區(qū)域；s2：將空余區(qū)域劃分為多個(gè)矩形區(qū)域，且任意兩個(gè)矩形區(qū)域的邊相互平行或者垂直，并對(duì)每個(gè)矩形區(qū)域確定其內(nèi)部的主路方向，并選取滿足移動(dòng)機(jī)器人自旋條件的相應(yīng)矩形區(qū)域，記為可通行區(qū)域，具體步驟如下：s21：將貨架節(jié)點(diǎn)、充電節(jié)點(diǎn)和停車節(jié)點(diǎn)分別向每個(gè)矩形區(qū)域的橫向中心線和縱向中心線做投影，選取投影點(diǎn)在矩形區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)投影點(diǎn)，并記錄相應(yīng)投影點(diǎn)與相應(yīng)投影點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的貨架節(jié)點(diǎn)、充電節(jié)點(diǎn)或停車節(jié)點(diǎn)之間的距離，并遍歷找出相應(yīng)的距離最小的矩形區(qū)域；s22：在找出的相應(yīng)的距離最小的矩形區(qū)域中，選取橫向中心線和縱向中心線中對(duì)應(yīng)的相應(yīng)投影點(diǎn)較多的一個(gè)所在的方向作為主路方向；s23：在主路方向上根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人的尺寸信息，從相應(yīng)的距離最小的矩形區(qū)域中選取滿足移動(dòng)機(jī)器人自旋的距離最小的矩形區(qū)域，記為可通行區(qū)域；s3：根據(jù)可通行區(qū)域的尺寸確定每個(gè)可通行區(qū)域內(nèi)的主路類型和主路位置；s4：判斷相鄰兩個(gè)可通行區(qū)域之間是否相交，并對(duì)相交的兩個(gè)可通行區(qū)域之間的主路進(jìn)行連接；s5：確定移動(dòng)機(jī)器人在取放貨物時(shí)的貨位節(jié)點(diǎn)位置和對(duì)應(yīng)的最近可通行區(qū)域；s6：確定移動(dòng)機(jī)器人在由貨位節(jié)點(diǎn)進(jìn)入最近可通行區(qū)域內(nèi)主路之前的退出節(jié)點(diǎn)和進(jìn)入最近可通行區(qū)域內(nèi)主路時(shí)的進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的位置；s7：確定每條主路上的起始點(diǎn)位置，根據(jù)起始點(diǎn)位置、主路類型和方向?qū)赏ㄐ袇^(qū)域上的主路進(jìn)行連接，生成主路路徑，并根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人在取放貨物時(shí)的中心位置坐標(biāo)信息、退出節(jié)點(diǎn)和進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的信息生成取放貨路徑。

3、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟s23中，移動(dòng)機(jī)器人的自旋半徑r為：

4、

5、其中，l軸距為移動(dòng)機(jī)器人前后輪之間的軸距，φ為移動(dòng)機(jī)器人前輪轉(zhuǎn)彎時(shí)打角的最大值。

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，可通行區(qū)域內(nèi)的主路類型分為：自旋、交叉雙通道、單通道和雙通道，

7、移動(dòng)機(jī)器人自旋所需要的最小主路寬度protate,min為：

8、和/或

9、移動(dòng)機(jī)器人走交叉雙通道所需要的最小主路寬度pcurve,min為：

10、和/或

11、移動(dòng)機(jī)器人走單通道所需要的最小主路寬度psinglepath,min為：

12、psinglepath,min＝2(r+d+e)；和/或

13、移動(dòng)機(jī)器人走雙通道所需要的最小主路寬度pdoublepath,min為：

14、pdoublepath,min＝2(r+d+e)+2c+g

15、其中，a為移動(dòng)機(jī)器人帶載時(shí)的長(zhǎng)半長(zhǎng)，d為移動(dòng)機(jī)器人帶載時(shí)的短半長(zhǎng)，b為移動(dòng)機(jī)器人帶載時(shí)的長(zhǎng)半寬，c為移動(dòng)機(jī)器人帶載時(shí)的短半寬，r為移動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑，d為移動(dòng)機(jī)器人的短半長(zhǎng)，e為移動(dòng)機(jī)器人與主路一側(cè)邊界的安全距離，f為移動(dòng)機(jī)器人與主路另一側(cè)邊界的安全距離，g為雙通道之間的安全距離。

16、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟s3中，確定主路類型和位置的步驟如下：

17、s31：當(dāng)protate,min≤a1＜pcurve,min時(shí)，主路類型設(shè)置為自旋，且該主路與對(duì)應(yīng)貨位節(jié)點(diǎn)的距離為：

18、

19、s32：當(dāng)pcurve,min≤a1＜psinglepath,min時(shí)，主路類型設(shè)置為交叉雙通道，且該主路與對(duì)應(yīng)可通行區(qū)域邊緣的距離為：

20、l距2＝r+d+e；

21、s33：當(dāng)psinglepath,min≤a1＜pdoublepath,min時(shí)，主路類型設(shè)置為單通道，且該主路與對(duì)應(yīng)貨位節(jié)點(diǎn)的距離為：

22、l距3＝r(d+e；

23、s34：當(dāng)pdoublepath,min≤a1時(shí)，主路類型設(shè)置為雙通道，且該主路與對(duì)應(yīng)貨位節(jié)點(diǎn)的距離為：

24、l距4＝r+d+e；

25、其中，a1為可通行區(qū)域內(nèi)的主路寬度，protate,min為移動(dòng)機(jī)器人自旋所需要的最小寬度，pcurve,min為移動(dòng)機(jī)器人走弧線進(jìn)入可通行區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的最小主路寬度，psinglepath,min為移動(dòng)機(jī)器人走單通道情況下對(duì)應(yīng)的最小主路寬度，pdoublepath,min為移動(dòng)機(jī)器人走雙通道情況下對(duì)應(yīng)的最小主路寬度。

26、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟s22中，在找出的相應(yīng)的距離最小的矩形區(qū)域中，當(dāng)橫向中心線和縱向中心線中對(duì)應(yīng)的相應(yīng)投影點(diǎn)的數(shù)量相同時(shí)，選取相應(yīng)的距離最小的矩形區(qū)域的長(zhǎng)邊作為主路方向。

27、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟s4中，具體步驟為：s41：利用叉乘算法判斷其中一個(gè)可通行區(qū)域上的任意頂點(diǎn)是否在另一個(gè)可通行區(qū)域的邊上，是則進(jìn)入s43，否則進(jìn)入s42；s42：利用跨立測(cè)試判斷其中一個(gè)可通行區(qū)域上的頂點(diǎn)在另一個(gè)可通行區(qū)域的內(nèi)部或者外部，若其中一個(gè)可通行區(qū)域上的任意頂點(diǎn)在另一個(gè)可通行區(qū)域的內(nèi)部，則進(jìn)入s43；s43：如果兩個(gè)相交的可通行區(qū)域內(nèi)的主路相互垂直，則采用c型樣條曲線進(jìn)行連接，如果兩個(gè)相交的可通行區(qū)域內(nèi)的主路相互平行，則采用s型樣條曲線進(jìn)行連接。

28、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟s5中，移動(dòng)機(jī)器人包括：叉齒部，則貨位節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)l(x,y)為：

29、l(x,y)＝l1(x,y)±l2

30、其中，l1(x,y)為貨架靠近移動(dòng)機(jī)器人的一側(cè)邊的坐標(biāo)信息，l2為叉齒的根部與移動(dòng)機(jī)器人中心點(diǎn)之間的距離。

31、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟s6中，退出節(jié)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)最近的可通行區(qū)域邊界之間的距離l退為：

32、l退＝d+e

33、其中，d為移動(dòng)機(jī)器人的短半長(zhǎng)，e為移動(dòng)機(jī)器人與主路一側(cè)邊界的安全距離。

34、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟s6中，當(dāng)最近可通行區(qū)域內(nèi)的主路滿足交叉雙通道、單通道和雙通道中的任意一個(gè)時(shí)，退出節(jié)點(diǎn)與進(jìn)入節(jié)點(diǎn)之間采用c型樣條連接，和/或當(dāng)最近可通行區(qū)域內(nèi)的主路滿足自旋條件時(shí)，退出節(jié)點(diǎn)與進(jìn)入節(jié)點(diǎn)之間采用直線連接。

35、本發(fā)明還提出了一種批量路徑離線自動(dòng)生成的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)，應(yīng)用于上述的批量路徑離線自動(dòng)生成的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其包括：輸入模塊，用于輸入現(xiàn)場(chǎng)的cad圖和移動(dòng)機(jī)器人的尺寸信息；路徑判斷模塊，用于根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的cad圖和移動(dòng)機(jī)器人的尺寸信息判斷可通行區(qū)域，并確定可通行區(qū)域內(nèi)的主路的方向、類型和位置；節(jié)點(diǎn)生成模塊，用于生成貨架節(jié)點(diǎn)、充電節(jié)點(diǎn)、停車節(jié)點(diǎn)、貨位節(jié)點(diǎn)、退出節(jié)點(diǎn)和進(jìn)入節(jié)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)在同一條直線上的節(jié)點(diǎn)，判定節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的距離，并根據(jù)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的距離選擇合并節(jié)點(diǎn)或者新增節(jié)點(diǎn)；連接模塊，用于判斷兩個(gè)可通行區(qū)域之間的位置關(guān)系，并對(duì)于兩個(gè)相交的可通行區(qū)域內(nèi)的主路進(jìn)行連接；路徑生成模塊，用于根據(jù)上述節(jié)點(diǎn)生成主路路徑和取放貨路徑；輸出模塊，用于輸出主路路徑信息、取放貨路徑信息和貨位節(jié)點(diǎn)的位置信息。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下有益效果：

37、1、本發(fā)明通過(guò)向系統(tǒng)內(nèi)輸入現(xiàn)場(chǎng)的cad圖和移動(dòng)機(jī)器人的尺寸信息，可以針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)離線自動(dòng)生成主路路徑和取放貨路徑，無(wú)需人工進(jìn)行繪制，節(jié)省了人力，操作更加方便。

38、2、本發(fā)明可以根據(jù)倉(cāng)庫(kù)或工廠的實(shí)際情況自動(dòng)生成主路路徑和取放貨路徑，相比較于人工繪制，可以更加快速的進(jìn)行路徑規(guī)劃，而且可以減小人工專業(yè)性對(duì)路徑規(guī)劃的影響。

39、3、本發(fā)明可以針對(duì)不同的移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃，從而可以支持多類移動(dòng)機(jī)器人的混合作業(yè)，提高了作業(yè)時(shí)的適用性和靈活性。