CN111026128A - 一种多激光agv的避让方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多激光AGV的避让方法，包括以下步骤：构建环境模型，设置激光AGV的站点及运行的路线；将任务进行细分并添加至激光AGV的任务属性表；根据路径规划策略，规划任务属性表中首条未执行的任务的路线，并更新AGV的属性；激光AGV在行驶的过程中，实时更新自身的信息属性，并与其他激光AGV的任务属性进行比较，判断是否需要行驶至临时避让点；如果是，则更改AGV的任务属性表；如果否，则继续执行任务；若AGV行驶至临时避让点后，判断冲突域是否解除。采用上述技术方案，避免了车辆间相互等待或者相向卡死的情形；根据运行的状态实时对子任务进行重划分，减小激光AGV的等待时间，实现动态避让功能。
Description
技术领域
本发明属于自动物料运输机械设备控制的技术领域。更具体地，本发明涉及一种多激光AGV的避让方法。
背景技术
一、相关技术发展背景介绍：
自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)是以电池供电，通过引导装置可沿固定或非固定路线移动并移载装置，实现物料运送的轮式机器人，作为一种高效运输设备广泛用于订单周期短、运输路径复杂的厂区、制造业车间及仓储物流等行业。
随着电商和零售业的快速发展以及工厂生产过程中对自动化水平要求的不断提升，在物品搬运和装配环境对自动引导运输车(AGV)的需求与日俱增。目前大多数成熟的AGV产品的技术手段依赖人工路标，例如：磁钉、磁条、二维码等，但是这些传统的定位导航方法已经无法满足人工环境的快速变化以及工作任务的复杂程度。
基于激光雷达自主定位导航的AGV是目前最主流的发展方向，通过使用激光雷达生成环境地图，实现AGV自主规划行动方案，具有高柔性、高适配性的特点。由于工厂场地面积的限制及物料运输路线的多样性，必然存在大量的运行路线，很容易出现多台车之间相互等待或者相向卡死的情形，因此必须实施高效的避让策略使每台激光AGV有序的行驶，从而保证整个物料运输系统的安全性及高效性。
二、现有技术的文献检索结果：
1、中国专利文献：一种AGV的避让调度控制方法及系统(申请号：201710613361.7)，其记载的技术方案是：规划AGV行驶的路线后，实时检测当前行驶路径上是否有冲突点；如果有，则找出最远不冲突点作为正在执行路径，从而对路径上的空闲AGV选择规划出避让路径。
2、中国专利文献：一种单主干道的AGV调度方法(申请号201710876210.0)，其记载的技术方案是：通过根据每辆AGV当前的任务状态和位置情况，得出每辆AGV的路径信息，通过比较AGV的路径信号，设置控制策略，使得相应的AGV能够到达相应的位置等待，直至其他的AGV通过。
三、最接近的现有技术存在的问题：
上述申请号为201710613361.7的中国专利“一种AGV的避让调度控制方法及系统”，其中所述的冲突点为当前任务行走于调度区域内其他AGV的行走路径重合的路径点，并未考虑到路径相向冲突的情况，只适合环形行走的AGV。
申请号为201710876210.0的中国专利“一种单主干道的AGV调度方法”，因激光AGV行驶至目标点时，并未占用主路线，采用该方法将导致激光AGV停留等待时间过长，影响工厂的使用效率。
发明内容
本发明提供一种多激光AGV的避让方法，其目的是解决在多主干道或者多环形道路存在多车相向相遇卡死或者多车相互等待的问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的多激光AGV的避让方法，包括以下步骤：
1)、构建环境模型，设置激光AGV的站点及运行的路线；
2)、将任务进行细分并添加至激光AGV的任务属性表；
3)、根据路径规划策略，规划任务属性表中首条未执行的任务的路线，并更新AGV的属性；
4)、激光AGV在行驶的过程中，实时更新自身的信息属性，并与其他激光AGV的任务属性进行比较，判断是否需要行驶至临时避让点；如果是，则更改AGV的任务属性表；如果否，则继续执行任务；
5)、若AGV行驶至临时避让点后，判断冲突域是否解除；如果是，则执行步骤3)；如果否，则停止等待直至冲突域被解除；
6)、若AGV到达非临时避让点，判断任务属性表中有无需要执行的任务；如果有，则继续执行步骤3)；如果否，则将状态更改为空闲模式，等待下一条需要执行的任务。
所述的环境模型为建立的拓扑结构图，包括激光AGV行走的主路线、子路线以及站点；其中，站点的属性分为路径点、取放货点以及临时避让点；所述的路径点设在主路线上；取放货点和临时避让点则为子路线与主路线相连接；临时避让点设置在交叉路口拐角处，以降低激光AGV的等待时间。
在所述的步骤2)中，又根据以下步骤将任务进行细分：
a)、根据激光AGV所处的位姿，得出小车当前所处的站点位置；
b)、若该位置为任务的起点，则将任务划分为起点——终点的子任务；
c)、若该位置不为任务的起点，则划分为当前站点——起点，起点——终点的子任务。
所述的任务属性表为起点——终点——动作的一条子任务，用Vector的形式，其中，动作分为四种：行走(A_W)、取货(A_P)、放货(A_D)、无动作(A_N)；
当目标点为路径点时，其动作为行走；
当目标点为取放货站点时，其动作为取货或放货；
当目标点为临时停靠点时，则无需激光AGV执行动作，只需执行无动作，使激光AGV停靠至临时站点即可，从而解除主路线的占用；
当激光AGV执行完所有的任务后，清空任务属性表Vector中的内容。
所述的路径规划策略为：
取出首条未执行的子任务，规划该子任务的起点至终点的路线；
若该路线与其他小车的剩余路线的相向冲突路线的下标小于2，则查找离冲突点最近的避让点，将该条子任务划分为任务起点——避让点，避让点——任务终点；
若该路线与其他小车的剩余路径的相向冲突路线的下标大于2，则无需重新划分子任务。
所述的路径规划策略为采用A-star算法规划子任务起点至终点的路线。
所述的AGV属性为：叉车当前所处的站点号(C_s)、叉车的目的站点号(T_s)、叉车的剩余路径{R}、叉车的剩余站点{S}；在任务派发时，{R}即A-star算法规划的路径，{S}为{R}的路径点集合；激光AGV每走完一个站点，均会更新剩余路径{R}和剩余站点{S}。
所述的冲突路径的查找为：将路线以数字的形式命令，两个站点之间逆时针路线名为正，顺时针路线名为负；将激光AGV1的剩余路径{R1}倒序后与激光AGV2的剩余路径{R2}进行判断，查找并输出首个路径相反的冲突路段，并输出下标值；下标值越小，则代表AGV离冲突路径越近。
小车在行驶过程中判断是否需要行驶至避让点；若该小车的目标点为临时目标点，则无需进行判断；否则实时判断该激光AGV1与其他激光AGV2的剩余路径的关系；
若剩余路径存在冲突路径，AGV1距离冲突路径的下标小于3，AGV2已经在冲突路径中，则对AGV1发送任务取消命令；此时，AGV1将停止至剩余站点{P}的下一个站点p1，并对当前执行任务的目标点更换为p1，动作为A_W，将小车当前的目标点更换为p1，查找在剩余站点{P}离p1最近的避让点p2，在当前子任务后添加子任务p1-p2-动作(A_N)，p2-目标点。
通过添加超时放行方法，防止出现因网络或小车出故障造成车辆一直处于避让点、等待时间过久的问题。
本发明采用上述技术方案，通过在激光AGV运行的拓扑图中增加临时停靠点，激光AGV在接近冲突域前将激光AGV的任务表中细分化，激光AGV行驶至临时避让点等待后，解除主路径的占用；该方法能够避免多主干道或者多环形存在多车相向相遇卡死的情形，且因不占用主路径，系统的其他车辆也可正常运行，避免了车辆之间相互等待的情形，从而提高了多台AGV的运行效率，保证了AGV交通管制的可靠性及稳定性。
附图说明
附图所示内容简要说明如下：
图1为本发明的拓扑环境地图；
图2为本发明的多AGV避让方法的流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一、本发明的多激光AGV的避让方法的技术方案：
为了克服现有技术的缺陷，实现解决在多主干道或者多环形道路存在多车相向相遇卡死或者多车相互等待的问题的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图2所示，本发明的多激光AGV的避让方法，包括以下步骤：
1)、构建环境模型，设置激光AGV的站点及运行的路线；
2)、将任务进行细分并添加至激光AGV的任务属性表；
3)、根据路径规划策略，规划任务属性表中首条未执行的任务的路线，并更新AGV的属性；
4)、激光AGV在行驶的过程中，实时更新自身的信息属性，并与其他激光AGV的任务属性进行比较，判断是否需要行驶至临时避让点；如果是，则更改AGV的任务属性表；如果否，则继续执行任务；
5)、若AGV行驶至临时避让点后，判断冲突域是否解除；如果是，则执行步骤3)；如果否，则停止等待直至冲突域被解除；
6)、若AGV到达非临时避让点，判断任务属性表中有无需要执行的任务；如果有，则继续执行步骤3)；如果否，则将状态更改为空闲模式，等待下一条需要执行的任务。
本发明解决了在多主干道或者多环形存在多车相向相遇卡死或者多车相互等待的问题。
二、拓扑结构图，如图1所示：
所述的环境模型为建立的拓扑结构图，包括激光AGV行走的主路线、子路线以及站点；其中，站点的属性分为路径点、取放货点以及临时避让点；所述的路径点设在主路线上；取放货点和临时避让点则为子路线与主路线相连接；临时避让点设置在交叉路口拐角处，以降低激光AGV的等待时间。
在图1中，○——路径点，△——取放货点，☆——临时避让点。
三、任务细分及任务属性表：
在所述的步骤2)中，又根据以下步骤将任务进行细分：
a)、根据激光AGV所处的位姿，得出小车当前所处的站点位置；
b)、若该位置为任务的起点，则将任务划分为起点——终点的子任务(起点—终点)；
c)、若该位置不为任务的起点，则划分为当前站点——起点，起点——终点的子任务。
所述的任务属性表为起点——终点——动作的一条子任务，用Vector的形式，其中，动作分为四种：行走(A_W)、取货(A_P)、放货(A_D)、无动作(A_N)；
当目标点为路径点时，其动作为行走；
当目标点为取放货站点时，其动作为取货或放货；
当目标点为临时停靠点时，则无需激光AGV执行动作，只需执行无动作，使激光AGV停靠至临时站点即可，从而解除主路线的占用；
当激光AGV执行完所有的任务后，清空任务属性表Vector中的内容。
四、路径规划策略：
所述的路径规划策略为：
取出首条未执行的子任务，规划该子任务的起点至终点的路线；
若该路线与其他小车的剩余路线的相向冲突路线的下标小于2，则查找离冲突点最近的避让点，将该条子任务划分为任务起点——避让点，避让点——任务终点；
若该路线与其他小车的剩余路径的相向冲突路线的下标大于2，则无需重新划分子任务。
所述的路径规划策略为采用A-star算法规划子任务起点至终点的路线。
五、所述的AGV属性：
叉车当前所处的站点号(C_s)、叉车的目的站点号(T_s)、叉车的剩余路径{R}、叉车的剩余站点{S}；在任务派发时，{R}即A-star算法规划的路径，{S}为{R}的路径点集合；激光AGV每走完一个站点，均会更新剩余路径{R}和剩余站点{S}。
六、所述的冲突路径的查找：
将路线以数字的形式命令，两个站点之间逆时针路线名为正，顺时针路线名为负；将激光AGV1的剩余路径{R1}倒序后与激光AGV2的剩余路径{R2}进行判断，查找并输出首个路径相反的冲突路段，并输出下标值；下标值越小，则代表AGV离冲突路径越近。
所述的小车在行驶过程中判断是否需要行驶至避让点；若该小车的目标点为临时目标点，则无需进行判断；否则实时判断该激光AGV1与其他激光AGV2的剩余路径的关系；
若剩余路径存在冲突路径，AGV1距离冲突路径的下标小于3，AGV2已经在冲突路径中，则对AGV1发送任务取消命令；此时，AGV1将停止至剩余站点{P}的下一个站点p1，并对当前执行任务的目标点更换为p1，动作为A_W，将小车当前的目标点更换为p1，查找在剩余站点{P}离p1最近的避让点p2，在当前子任务后添加子任务p1-p2-动作(A_N)，p2-目标点。
七、本发明进一步优化的方案：
通过添加超时放行方法，防止出现因网络或小车出故障造成车辆一直处于避让点、等待时间过久的问题。
八、本发明的有益效果：
通过在激光AGV运行的拓扑图中增加临时停靠点，激光AGV在接近冲突域前将激光AGV的任务表中细分化；激光AGV行驶至临时避让点等待后，解除主路径的占用。
该方法能够避免多主干道或者多环形存在多车相向相遇卡死的情形，，且因不占用主路径，系统的其他车辆也可正常运行，避免了车辆之间相互等待的情形，从而提高了多台AGV的运行效率，保证了AGV交通管制的可靠性及稳定性。
九、本发明创新点的总结：
1、本发明提出了设置临时停靠点的AGV避让方法，解除主路线的占用，避免车辆间相互等待或者相向卡死的情形；
2、根据运行的状态实时对子任务进行重划分，减小激光AGV的等待时间，实现动态避让功能。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多激光AGV的避让方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)、构建环境模型，设置激光AGV的站点及运行的路线；
2)、将任务进行细分并添加至激光AGV的任务属性表；
3)、根据路径规划策略，规划任务属性表中首条未执行的任务的路线，并更新AGV的属性；
4)、激光AGV在行驶的过程中，实时更新自身的信息属性，并与其他激光AGV的任务属性进行比较，判断是否需要行驶至临时避让点；如果是，则更改AGV的任务属性表；如果否，则继续执行任务；
5)、若AGV行驶至临时避让点后，判断冲突域是否解除；如果是，则执行步骤3)；如果否，则停止等待直至冲突域被解除；
6)、若AGV到达非临时避让点，判断任务属性表中有无需要执行的任务；如果有，则继续执行步骤3)；如果否，则将状态更改为空闲模式，等待下一条需要执行的任务。
2.按照权利要求1所述的多激光AGV的避让方法，其特征在于：所述的环境模型为建立的拓扑结构图，包括激光AGV行走的主路线、子路线以及站点；其中，站点的属性分为路径点、取放货点以及临时避让点；所述的路径点设在主路线上；取放货点和临时避让点则为子路线与主路线相连接；临时避让点设置在交叉路口拐角处，以降低激光AGV的等待时间。
3.按照权利要求1所述的多激光AGV的避让方法，其特征在于：在所述的步骤2)中，又根据以下步骤将任务进行细分：
a)、根据激光AGV所处的位姿，得出小车当前所处的站点位置；
b)、若该位置为任务的起点，则将任务划分为起点——终点的子任务；
c)、若该位置不为任务的起点，则划分为当前站点——起点，起点——终点的子任务。
4.按照权利要求1所述的多激光AGV的避让方法，其特征在于：
所述的任务属性表为起点——终点——动作的一条子任务，用Vector的形式，其中，动作分为四种：行走、取货、放货、无动作；
当目标点为路径点时，其动作为行走；
当目标点为取放货站点时，其动作为取货或放货；
当目标点为临时停靠点时，则无需激光AGV执行动作，只需执行无动作，使激光AGV停靠至临时站点即可，从而解除主路线的占用；
当激光AGV执行完所有的任务后，清空任务属性表Vector中的内容。
5.按照权利要求1所述的多激光AGV的避让方法，其特征在于：所述的路径规划策略为：
取出首条未执行的子任务，规划该子任务的起点至终点的路线；
若该路线与其他小车的剩余路线的相向冲突路线的下标小于2，则查找离冲突点最近的避让点，将该条子任务划分为任务起点——避让点，避让点——任务终点；
若该路线与其他小车的剩余路径的相向冲突路线的下标大于2，则无需重新划分子任务。
6.按照权利要求1所述的多激光AGV的避让方法，其特征在于：所述的路径规划策略为采用A-star算法规划子任务起点至终点的路线。
7.按照权利要求1所述的多激光AGV的避让方法，其特征在于：所述的AGV属性为：叉车当前所处的站点号(C_s)、叉车的目的站点号(T_s)、叉车的剩余路径{R}、叉车的剩余站点{S}；在任务派发时，{R}即A-star算法规划的路径，{S}为{R}的路径点集合；激光AGV每走完一个站点，均会更新剩余路径{R}和剩余站点{S}。
8.按照权利要求1所述的多激光AGV的避让方法，其特征在于：所述的冲突路径的查找为：将路线以数字的形式命令，两个站点之间逆时针路线名为正，顺时针路线名为负；将激光AGV1的剩余路径{R1}倒序后与激光AGV2的剩余路径{R2}进行判断，查找并输出首个路径相反的冲突路段，并输出下标值；下标值越小，则代表AGV离冲突路径越近。
9.按照权利要求1所述的多激光AGV的避让方法，其特征在于：小车在行驶过程中判断是否需要行驶至避让点；若该小车的目标点为临时目标点，则无需进行判断；否则实时判断该激光AGV1与其他激光AGV2的剩余路径的关系；
若剩余路径存在冲突路径，AGV1距离冲突路径的下标小于3，AGV2已经在冲突路径中，则对AGV1发送任务取消命令；此时，AGV1将停止至剩余站点{P}的下一个站点p1，并对当前执行任务的目标点更换为p1，动作为A_W，将小车当前的目标点更换为p1，查找在剩余站点{P}离p1最近的避让点p2，在当前子任务后添加子任务p1-p2-动作(A_N)，p2-目标点。
10.按照权利要求1所述的多激光AGV的避让方法，其特征在于：通过添加超时放行方法，防止出现因网络或小车出故障造成车辆一直处于避让点、等待时间过久的问题。
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