CN109612483A - 一种激光导引自动运输车路径生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光导引自动运输车路径生成方法，包括以下步骤：1)根据导入的环境地图生成导航地图；2)根据导航地图、起点和目标点，生成自动运输车路径。本发明方法为AGV的位置调整提供充分而全面的信息，能满足实时位置纠偏的要求。
Description
技术领域
本发明涉及自动化技术，尤其涉及一种激光导引自动运输车路径生成方法。
背景技术
在自动化物流系统中，AGV(Automated Guided Vehicle)小车具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好。调度系统主要实现车间/工厂地图信息、AVG物流系统管理、责任务分配，车辆调度，路径(线)规划，交通管理等功能。路径规划模块作为AGV调度系统的核心模块，根据环境地图信息，自动生成从起始点到目标站点的可行路径，并以特定的数据格式与AGV进行通讯，导引其完成规定的任务。
然而，现有激光导引AGV调度系统路径规划大都只能产生所需经过的路径点信息，无法为AGV的位置调整提供充分而全面的信息，以致不能满足实时位置纠偏的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种激光导引自动运输车路径生成方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激光导引自动运输车路径生成方法，包括以下步骤：
1)根据导入的环境地图生成导航地图，具体如下：
1.1)导入环境地图，并在环境地图中定义主干道、站点信息和辅助进站线路；
所述主干道包括直线段和圆弧段；
所述站点信息包括站点编号、站点坐标和进站方向；
所述辅助进站线路包括直线段和圆弧段；
1.2)根据导入的环境地图，采用路线相交算法划分路径，得到路线段信息；所述路线段为两个站点之间的路径；
所述路线段信息包括：起始点坐标、结束点坐标、起始车身角度、结束车身角度、路径形式、中心坐标、主干道标志、路径半径和站点编号；
所述路径形式包括直线形式和圆弧形式；所述中心坐标，若路径形式为直线形式，则中心坐标为直线段中点坐标；若路径形式为圆弧形式，则中心坐标为圆弧段对应的圆心坐标；直线段中点坐标在路径导航作为参考点；
所述路径半径，若路径形式为直线形式，则路径半径为0；若路径形式为圆弧形式，则路径半径为圆弧段对应的圆的半径；
所述站点编号为路线段所对应的站点编号，依次分别为起始点对应的站点和结束点对应的站点
2)根据导航地图、起点和目标点，生成自动运输车路径；
2.1)确定任务，将其按顺序分解为基本任务的组合，所述基本任务类型包括：取货、放货和到指定点；
2.2)对于取货任务，明确起点信息：当前点坐标和车身角度，以及目标点：取货点对应的站点编号；
对于放货任务，明确起点信息：当前点坐标和车身角度，以及目标点：放货点对应的站点编号；
对于到指定点任务，明确起点信息：当前点坐标和车身角度以及目标点：指定点对应的站点编号或者坐标；
2.3)所述路径文件为包含路径点信息和路径段信息的信息文件；所述路径点信息包括坐标和车身角度信息，路径点是选取的参考路径点；所述路径段信息包括起始点坐标、结束点坐标、起始车身角度、结束车身角度、中点坐标、转向角度、行驶速度；然后以约定的数据协议与AGV进行通讯，顺序导引其完成规定的任务，具体如下：
2.3.1)若当前点不在站点或者已知路径段上，对当前点进行临时站点编号P0；若当前点在站点或者已知路径段上，设置当前点对应的站点为该站点或该已知路径段的结束点对应的站点，则转入步骤2.3.3)；
2.3.2)以当前AGV小车位置所在坐标为起点，以车身角度为方向，做射线与主干道相交于P1，则将原先的主干道划分成两段路径段，并产生临时连接线路P0P1，将其加入到导航地图中；
2.3.3)根据当前点对应的站点信息、以及目标点信息，寻找获得起点对应的站点到目标点的路径；
2.3.4)根据获得的路径，得到组成路径的路径段，并在路径中选取若干参考路径点。可用于实时位置纠偏。
按上述方案，所述步骤1.1)中，所述环境地图为dxf格式的CAD地图。
按上述方案，所述步骤1.1)中，所述在环境地图中定义主干道、站点信息和辅助进站线路，具体定义方式如下：(1)图层0～9定义主干道信息；(2)图层10～19定义站点信息，其中进站方向定义为以站点为起始点的直线角度(人为指定直线方向)；(3)图层20～29定义辅助进站线路信息。
按上述方案，所述步骤1.2)中圆弧段对应的圆心坐标是根据两条直线段的起点坐标、终点坐标、相交角度和指定的过渡圆弧半径计算得出的。过渡圆弧半径是预先设定的。
按上述方案，所述步骤2.3)中，所述转向角度为根据生成路径的圆弧段路径对照数据库获得的预先设定的车体舵轮转向角度。
按上述方案，所述步骤2.3)中，所述行驶速度为预先设定的运输车行驶速度。
按上述方案，所述步骤2.3.3)中，所述路径为所有可能路径中总长度最小的路径。
按上述方案，所述步骤2.3.3)中，所述路径为以转向次数和总长度综合优化代价最小的路径。
按上述方案，所述路径点为路径段的等间距采样点，间距根据需求设置。
本发明产生的有益效果是：
1、为AGV的位置调整提供充分而全面的信息，能满足实时位置纠偏的要求。
2、环境地图的定义方式：可行驶路径、站点信息和辅助进站路径分图层进行定义，这样可根据不同图层分别提取主路径段、站点和辅助进站路径信息；也便于后期环境地图的扩展3、不同方向的直线路线自动采用圆弧进行连接，可有效减少车载控制器的位置纠偏计算时间，加快平均行驶速度和行驶平稳性，此连接圆弧包括起始点坐标、结束点坐标、起始车身角度、结束车身角度、圆心坐标、转向角度、行驶速度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例的环境CAD地图；
图3是本发明实施例的相交路径划分示意图；
图4是本发明实施例的不同方向直线路径间的圆弧线路示意图。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种激光导引自动运输车路径生成方法，包括以下步骤：
1)根据导入的环境地图生成导航地图，具体如下：
1.1)导入环境地图，并在环境地图中定义主干道、站点信息和辅助进站线路；
所述主干道包括直线段和圆弧段；
所述站点信息包括站点编号、站点坐标和进站方向；
所述辅助进站线路包括直线段和圆弧段；
环境地图导入选取dxf格式的CAD地图，并定义主干道、站点、辅助进站线路等，如图2，具体定义方式如下：(1)图层0～9定义主干道信息(包括直线、圆弧)；(2)图层10～19定义站点信息(包括站点坐标、进站方向)，其中进站方向定义为以站点为起始点的直线角度；进站方向的直线段是在绘制环境地图时人为指定的；(3)图层20～29定义辅助进站线路信息(包括直线、圆弧)。
1.2)根据导入的环境地图，采用路线相交算法划分路径，得到路线段信息；所述路线段为两个站点之间的路径；
所述路线段信息包括：起始点坐标、结束点坐标、起始车身角度、结束车身角度、路径形式、中心坐标、主干道标志、路径半径和站点编号；
所述路径形式包括直线形式和圆弧形式；
所述圆弧形式的路径生成方法如下：如图4，不同方向(角度)的直线路径之间采用圆弧路径进行连接，直线路径12和23为不同方向的两条路径，根据特定的过渡圆弧半径，可计算过渡圆弧起点2_1和终点2_2。原先直线路径12的结束点变更为过渡圆弧起点2_1，原先直线路径23的起始点变更为过渡圆弧终点2_2。
在确定了圆弧路径后，可获得此圆弧路径的信息，包括起始点坐标、结束点坐标、起始车身角度、结束车身角度、圆心坐标、转向角度、行驶速度。
其中，起始车身角度为直线路径的结束车身角度，起始车身角度为直线路径的起始车身角度，
转向角度和行驶速度是预先设置的。
所述中心坐标，若路径形式为直线形式，则中心坐标为直线段中点坐标；若路径形式为圆弧形式，则中心坐标为圆弧段对应的圆心坐标；
所述路径半径，若路径形式为直线形式，则路径半径为0；若路径形式为圆弧形式，则路径半径为圆弧段对应的圆的半径；
所述站点编号为为路线段所对应的站点编号，依次分别为起始点对应的站点和结束点对应的站点
生成环境地图后，即可定义路径段方向和站点名称。路径段方向定义如下，若1和2号站点分别为该路径段的起始和终止站点，则路径段方向定义文件中的一行1 2则定义改路径段的方向为从1号站点到2号站点。如果没有定义该路径段方向，则默认为双向通行。站点名称定义如下，在站点名称定义文件中的一行如为“2node1”,则将2号站点的名称命名为“node1”。以上可以保存在“读取路径方向限制文件”和“读取站点重命名文件”中。
对于路线相交算法，说明如下：图3(a)所示的两条路线1,2和3,4分别表示起点和结束点。12路线的结束点2在34路线上，根据相交路线划分算法，划分之后线路34分为两条路线32和24，如图3(b)。
2)根据导航地图、起点和目标点，生成自动运输车路径；
2.1)确定任务，将其按顺序分解为基本任务的组合，所述基本任务类型包括：取货、放货和到指定点；
2.2)对于取货任务，明确起点信息：当前点坐标和车身角度，以及目标点：取货点对应的站点编号；
对于放货任务，明确起点信息：当前点坐标和车身角度，以及目标点：放货点对应的站点编号；
对于到指定点任务，明确起点信息：当前点坐标和车身角度以及目标点：指定点对应的站点编号或者坐标；
2.3)对各基本任务，自动生成路径文件，所述路径文件为包含路径点信息，路径点信息包括坐标和车身角度信息；和路径段信息，路径段信息包括起始点坐标、结束点坐标、起始车身角度、结束车身角度、中点坐标、转向角度、行驶速度；的信息文件，然后以约定的数据协议与AGV进行通讯，顺序导引其完成规定的任务，具体如下：
2.3.1)若当前点不在站点或者已知路径段上，对当前点进行临时站点编号P0；若当前点在站点或者已知路径段上，设置当前点对应的站点为该站点或该已知路径段的结束点对应的站点，则转入步骤2.3.3)；
2.3.2)以当前AGV小车位置所在坐标为起点，以车身角度为方向，做射线与主干道相交于P1，则将原先的主干道划分成两段路径段，并产生临时连接线路P0P1，将其加入到导航地图中；
2.3.3)根据当前点对应的站点信息、以及目标点信息，寻找获得起点对应的站点到目标点的路径。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种激光导引自动运输车路径生成方法，包括以下步骤：
1)根据导入的环境地图生成导航地图，具体如下：
1.1)导入环境地图，并在环境地图中定义主干道、站点信息和辅助进站线路；
所述主干道包括直线段和圆弧段；
所述站点信息包括站点编号、站点坐标和进站方向；
所述辅助进站线路包括直线段和圆弧段；
1.2)根据导入的环境地图，采用路线相交算法划分路径，得到路线段信息；所述路线段为两个站点之间的路径；
所述路线段信息包括：起始点坐标、结束点坐标、起始车身角度、结束车身角度、路径形式、中心坐标、主干道标志、路径半径和站点编号；
所述路径形式包括直线形式和圆弧形式；所述中心坐标，若路径形式为直线形式，则中心坐标为直线段中点坐标；若路径形式为圆弧形式，则中心坐标为圆弧段对应的圆心坐标；
所述路径半径，若路径形式为直线形式，则路径半径为0；若路径形式为圆弧形式，则路径半径为圆弧段对应的圆的半径；
所述站点编号为路线段所对应的站点编号，依次分别为起始点对应的站点和结束点对应的站点；
2)根据导航地图、起点和目标点，生成自动运输车路径；
2.1)确定任务，将其按顺序分解为基本任务的组合，所述基本任务类型包括：取货、放货和到指定点；
2.2)对于取货任务，明确起点信息：当前点坐标和车身角度，以及目标点：取货点对应的站点编号；
对于放货任务，明确起点信息：当前点坐标和车身角度，以及目标点：放货点对应的站点编号；
对于到指定点任务，明确起点信息：当前点坐标和车身角度以及目标点：指定点对应的站点编号或者坐标；
2.3)对各基本任务，自动生成路径文件，所述路径文件为包含路径点信息和路径段信息的信息文件；所述路径点信息包括坐标和车身角度信息；所述路径段信息包括起始点坐标、结束点坐标、起始车身角度、结束车身角度、中点坐标、转向角度、行驶速度；然后以约定的数据协议与AGV进行通讯，顺序导引其完成规定的任务，具体如下：
2.3.1)若当前点不在站点或者已知路径段上，对当前点进行临时站点编号P0；若当前点在站点或者已知路径段上，设置当前点对应的站点为该站点或该已知路径段的结束点对应的站点，则转入步骤2.3.3)；
2.3.2)以当前AGV小车位置所在坐标为起点，以车身角度为方向，做射线与主干道相交于P1，则将原先的主干道划分成两段路径段，并产生临时连接线路P0P1，将其加入到导航地图中；
2.3.3)根据当前点对应的站点信息、以及目标点信息，寻找获得起点对应的站点到目标点的路径；
2.3.4)根据获得的路径，得到组成路径的路径段，并在路径中选取若干参考路径点。
2.根据权利要求1所述的激光导引自动运输车路径生成方法，其特征在于，所述步骤1.1)中，所述环境地图为dxf格式的CAD地图。
3.根据权利要求1所述的激光导引自动运输车路径生成方法，其特征在于，所述步骤1.1)中，所述在环境地图中定义主干道、站点信息和辅助进站线路，具体定义方式如下：(1)图层0～9定义主干道信息；(2)图层10～19定义站点信息，其中进站方向定义为以站点为起始点的直线角度(人为指定直线方向)；(3)图层20～29定义辅助进站线路信息。
4.根据权利要求1所述的激光导引自动运输车路径生成方法，其特征在于，所述步骤1.2)中圆弧段对应的圆心坐标是根据两条直线段的起点坐标、终点坐标、相交角度和指定的过渡圆弧半径计算得出的。
5.根据权利要求1所述的激光导引自动运输车路径生成方法，其特征在于，所述步骤2.3)中，所述转向角度为根据生成路径的圆弧段路径对照数据库获得的预先设定的车体舵轮转向角度。
6.根据权利要求1所述的激光导引自动运输车路径生成方法，其特征在于，所述步骤2.3)中，所述行驶速度为预先设定的运输车行驶速度。
7.根据权利要求1所述的激光导引自动运输车路径生成方法，其特征在于，所述步骤2.3.3)中，所述路径为所有可能路径中总长度最小的路径。
8.根据权利要求1所述的激光导引自动运输车路径生成方法，其特征在于，所述步骤2.3.3)中，所述路径为以转向次数和总长度综合优化代价最小的路径。
9.根据权利要求1所述的激光导引自动运输车路径生成方法，其特征在于，所述步骤2.3)中，所述路径点为路径段的等间距采样点，间距根据需求设置。
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