CN106548247A - 一种移动机器人系统的交通管制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动机器人系统的交通管制方法，包括：步骤一，定义移动机器人的物理尺寸和运行路线上的点的位置；步骤二，针对所述运行路线上的每一个点，结合所述移动机器人的物理尺寸，获得该点上移动机器人的轮廓信息，进而获得整条运行路线的移动机器人的轮廓信息；步骤三，针对第一路线，计算第一路线和第二路线的移动机器人的轮廓是否相交，如果相交，则所述第一路线和所述第二路线互斥；步骤四，计算第一路线与所有其它路线的移动机器人的轮廓是否相交，进而得到所有路线的互斥集合。本发明的方法实现了路线间互斥集合完全自动化，配置结果不易出现死锁，解决了人工配置互斥集合容易出错、工作量大的问题。

Description

一种移动机器人系统的交通管制方法
技术领域
本发明涉及用于在库存系统中运输库存物料的方法，尤其涉及一种移动机器人系统的交通管制方法。
背景技术
现代的库存系统，例如电子商务仓库，在订单执行过程中对快速、准确的库存物料分拣有极高的要求。在近几年的发展中，通过移动机器人货物存储器分拣等相关技术使得库存货物存储和检索的速度和效率、自动化程度已经得到了极大的提升。数据巨大的移动机器人在库存环境中的运行效率将直接影响整个库存系统的效率，而库存系统中的交通管制系统控制所有移动机器人的运动，其效率高低直接影响移动机器人完成搬运任务的时间。
多辆移动机器人在各自的路线中行走，独立执行其任务，单个移动机器人无法感知其他移动机器人的位置和运行状态，如何避免移动机器人间的碰撞，同时确保高效的物流就是交通管制系统需要解决的重要问题。
现有的交通管制方法多使用资源分配的方法，将路线和路线的节点作为资源，根据移动机器人的申请决定移动机器人是否可以运动到该路线上，即一条路线只允许一辆移动机器人通行。然而，移动机器人不是一个质点，具有一定的物理尺寸，因此路线和路线之间存在互斥关系，交通管制系统就是利用这些路线间的互斥关系进行申请的批准与拒绝。然而现有的路线间互斥集多采用全手动或者半自动的方式进行配置，配置难度大且工作量大，另外，配置结果容易出现死锁的情况，发现配置错误难度大。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现路线间互斥集合完全自动化、配置结果不易出现死锁的移动机器人系统的交通管制方法。
本发明提供了一种移动机器人系统的交通管制方法，包括以下步骤：
步骤一，定义移动机器人的物理尺寸和运行路线上的点的位置；
步骤二，针对所述运行路线上的每一个点，结合所述移动机器人的物理尺寸，获得该点上移动机器人的轮廓信息，进而获得整条运行路线的移动机器人的轮廓信息；
步骤三，针对第一路线，计算第一路线和第二路线的移动机器人的轮廓是否相交，如果相交，则所述第一路线和所述第二路线互斥；
步骤四，计算第一路线与所有其它路线的移动机器人的轮廓是否相交，进而得到所有路线的互斥集合。
进一步地，所述运行路线由一系列的点组成。
进一步地，所述交通管制方法基于路线间的互斥关系进行路径的批准与拒绝。
进一步地，所述交通管制方法还包括步骤五，所述步骤五为遍历所有的运行路线，针对其中两条运行路线，通过已有的路线互斥集合，检测是否存在死锁可能；如果存在死锁情况，则生成新增的路线互斥集合。
进一步地，所述交通管制方法还包括步骤六，所述步骤六为使用最新的互斥集合重新计算是否存在死锁可能，直到不存在死锁可能为止，进而得到完整的互斥集合。
进一步地，所述交通管制方法还包括步骤七，所述步骤七为根据完整的互斥集合，使移动机器人避免碰撞、避免死锁。
本发明的移动机器人系统的交通管制方法实现了路线间互斥集合完全自动化，对配置人员要求低，且配置结果不易出现死锁，发现配置错误容易。本发明的移动机器人系统的交通管制方法无需人工配置互斥集合来避免死锁，解决了人工配置互斥集合容易出错、工作量大的问题。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是移动机器人作为质点时的运行路线的示意图；
图2是显示路线互斥的运行路线的示意图；
图3是显示死锁情况的运行路线的示意图。
具体实施方式
多辆移动机器人在各自的路线中行走，独立执行其任务，单个移动机器人无法感知其他移动机器人的位置和运行状态，如何避免移动机器人间的碰撞，同时确保高效的物流就是交通管制系统需要解决的重要问题。
移动机器人A，从1→2→3→4运动，移动机器人B，从5→6→7→8运动。如果不考虑移动机器人的尺寸，即将移动机器人当作一个质点，则移动机器人A和移动机器人B不要进行交通管制，如图1所示。
但是移动机器人不可能不考虑其物理尺寸，因此在这种情况下需要进行管制。交通管制是基于路线间的互斥关系进行路径的批准与拒绝。如图2所示：路线1→2，与路线6→7，7→8，8→9互斥，换句话说，当移动机器人A申请通过路径1→2时，交通管制需要检查路线6→7，7→8，8→9是否已经被其他移动机器人占用，如果已经被占用，那么交通管制系统拒绝移动机器人A的申请，此时移动机器人A只能等待，直到其他移动机器人离开6→7，7→8，8→9后，交通管制系统批准移动机器人A的申请，那么移动机器人才能通过1→2。边的互斥集合是进行交通管制的基础，该互斥集合可以通过人工方式进行配置，但是往往容易出现错误或者遗漏，另外对于路线复杂的情况配置工作量巨大。
因此，本发明的一个较佳实施例提供了一种移动机器人系统的交通管制方法，包括以下步骤：
步骤一，定义移动机器人的物理尺寸和运行路线上的点的位置，其中运行路线由一系列的点组成。
步骤二，针对所述运行路线上的每一个点，结合所述移动机器人的物理尺寸，获得该点上移动机器人的轮廓信息，进而获得整条运行路线的移动机器人的轮廓信息。
步骤三，针对第一路线，计算第一路线和第二路线的移动机器人的轮廓是否相交，如果相交，则所述第一路线和所述第二路线互斥。
步骤四，计算第一路线与所有其它路线的移动机器人的轮廓是否相交，进而得到所有路线的互斥集合。
通过上述方法可以完整定义所有路线的互斥集合。通过路线互斥集合的设置，在复杂情况下，可以避免移动机器人之间不出现碰撞，但是会出现移动机器人间的死锁情况。如图3所示，移动机器人A申请路径2→3时，由于移动机器人B在路线5→6，而路线2→3与路线5→6互斥，因此移动机器人A停止在1→2。移动机器人B申请路径6→7时，由于移动机器人A在路线1→2，而路线1→2与路线6→7互斥，因此移动机器人B停止在5→6。从而出现移动机器人A等待移动机器人B离开5→6，移动机器人B等待移动机器人A离开1→2，此类情况称为死锁。
针对死锁情况，本发明的较佳实施例的交通管制方法还包括以下步骤：
步骤五，遍历所有的运行路线，针对其中两条运行路线，通过已有的路线互斥集合，检测是否存在死锁可能；如果存在死锁情况，则生成新增的路线互斥集合。在图3中，新增路线1→2和路线5→6互斥。
步骤六，使用最新的互斥集合重新计算是否存在死锁可能，直到不存在死锁可能为止，进而得到完整的互斥集合。
步骤七，根据完整的互斥集合，使移动机器人避免碰撞、避免死锁。
通过本实施例的交通管制方法可以实现互斥集合的自动化配置，无需人工配置互斥集合来避免死锁，解决了人工配置互斥集合容易出错、工作量大的问题。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种移动机器人系统的交通管制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，定义移动机器人的物理尺寸和运行路线上的点的位置；
步骤二，针对所述运行路线上的每一个点，结合所述移动机器人的物理尺寸，获得该点上移动机器人的轮廓信息，进而获得整条运行路线的移动机器人的轮廓信息；
步骤三，针对第一路线，计算第一路线和第二路线的移动机器人的轮廓是否相交，如果相交，则所述第一路线和所述第二路线互斥；
步骤四，计算第一路线与所有其它路线的移动机器人的轮廓是否相交，进而得到所有路线的互斥集合。
2.根据权利要求1所述的移动机器人系统的交通管制方法，其特征在于，所述运行路线由一系列的点组成。
3.根据权利要求1所述的移动机器人系统的交通管制方法，其特征在于，所述交通管制方法基于路线间的互斥关系进行路径的批准与拒绝。
4.根据权利要求1所述的移动机器人系统的交通管制方法，其特征在于，所述交通管制方法还包括步骤五，所述步骤五为遍历所有的运行路线，针对其中两条运行路线，通过已有的路线互斥集合，检测是否存在死锁可能；如果存在死锁情况，则生成新增的路线互斥集合。
5.根据权利要求1所述的移动机器人系统的交通管制方法，其特征在于，所述交通管制方法还包括步骤六，所述步骤六为使用最新的互斥集合重新计算是否存在死锁可能，直到不存在死锁可能为止，进而得到完整的互斥集合。
6.根据权利要求1所述的移动机器人系统的交通管制方法，其特征在于，所述交通管制方法还包括步骤七，所述步骤七为根据完整的互斥集合，使移动机器人避免碰撞、避免死锁。
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