CN113934201A - 一种自动引导车集群的路径规划方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种自动引导车集群的路径规划方法，所述自动引导车集群包括多个自动引导车，所述路径规划方法包括：在所述服务器创建所述自动引导车集群的运行环境地图；在所述服务器根据各所述自动引导车的路径规划请求，生成规划路径并发送至相应的所述自动引导车，所述路径规划请求包括自动引导车的当前位置和目标位置；各所述自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置。与现有技术相比，本发明由服务器进行全局路径规划，由自动引导车根据规划路径进行偏差校正，使自动引导车具备具备边缘计算功能，可以平衡服务器与AGV之间的负载，避免服务器与AGV之间的通信延时，提高AGV集群路径规划的可靠性。

Description

一种自动引导车集群的路径规划方法及其装置
技术领域
本发明主要涉及物联网领域，尤其涉及一种自动引导车集群的路径规划方法及其装置。
背景技术
自动引导车(Automated Guided Vehicle，AGV)是指装备有电磁或光学等自动引导装置，能够沿规划的引导路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。
现有技术中，自动引导车的路径规划主要是两种方法。
一种方法是使AGV与服务器分离，AGV独立进行路径规划和自我控制。然而，AGV独立进行路径规划和自我控制，对于包括多个AGV的集群，无法进行集群管理，导致多个AGV之间存在路径冲突的风险，并且对AGV的硬件计算能力要求较高。
另一种方法是由服务器接管AGV的路径规划和控制，该方法可以降低或消除多个AGV之间存在路径冲突的风险，然而，服务器进行大量的计算将会导致服务器过载，并且服务器和AGV之间的数据传输会有延迟，将会导致多个AGV之间发生路径冲突。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种自动引导车的路径规划方法及其装置，以平衡服务器与AGV之间的负载，避免服务器与AGV之间的通信延时，提高AGV集群路径规划的可靠性。
为实现上述目的，本发明提出了一种自动引导车集群的路径规划方法，所述自动引导车集群包括多个自动引导车，所述路径规划方法包括：在所述服务器创建所述自动引导车集群的运行环境地图；在所述服务器根据各所述自动引导车的路径规划请求，生成规划路径并发送至相应的所述自动引导车，所述路径规划请求包括自动引导车的当前位置和目标位置；各所述自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置。为此，由服务器进行全局路径规划，由自动引导车根据规划路径进行偏差校正，使自动引导车具备具备边缘计算功能，可以平衡服务器与AGV之间的负载，避免服务器与AGV之间的通信延时，提高AGV集群路径规划的可靠性。
在本发明的一实施例中，所述路径规划方法包括：将所述多个自动引导车的路径规划请求排成队列，按照先进先出的方式对所述队列中的路径规划请求进行路径规划处理。为此，可以提高路径规划请求的处理效率，从而提高路径规划的效率。
在本发明的一实施例中，各所述自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置包括：获取所述自动引导车的车载传感器感测的行驶环境信息，根据所述行驶环境信息与所述规划路径生成一路径偏差，对所述路径偏差进行距离校正和角度校正。为此，可以通过自动引导车的车载传感器进行偏差校正。
在本发明的一实施例中，所述车载传感器包括惯性测量单元和激光雷达，获取所述自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取所述惯性测量单元感测的偏转角和加速度，以及获取所述激光雷达感测的观测距离。为此，可以通过自动引导车的惯性测量单元和激光雷达进行距离校正和角度校正。
在本发明的一实施例中，所述车载传感器还包括超声波传感器，获取所述自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取所述超声波传感器感测的超声波。为此，超声波在碰到物体时可以产生超声回波，通过对超声回波进行检测分析可以实现避障功能。
在本发明的一实施例中，所述路径规划方法还包括：在所述服务器设置第一代理接口，在所述自动引导车设置第二代理接口，以及通过所述第一代理接口与所述第二代理接口传输所述服务器与所述自动引导车的通信数据。为此，通过设置接口代理，可以提高寻址的速度，进而提高路径规划的效率。
一种自动引导车集群的路径规划装置，所述自动引导车集群包括多个自动引导车，所述路径规划装置包括：创建单元，在所述服务器创建所述自动引导车集群的运行环境地图；全局路径规划单元，在所述服务器根据各所述自动引导车的路径规划请求，生成规划路径并发送至相应的所述自动引导车，所述路径规划请求包括自动引导车的当前位置和目标位置；偏差校正单元，各所述自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置。
在本发明的一实施例中，所述全局路径规划单元将所述多个自动引导车的路径规划请求排成队列，按照先进先出的方式对所述队列中的路径规划请求进行路径规划处理。
在本发明的一实施例中，所述偏差校正单元获取所述自动引导车的车载传感器感测的行驶环境信息，根据所述行驶环境信息与所述规划路径生成一路径偏差，对所述路径偏差进行距离校正和角度校正。
在本发明的一实施例中，所述车载传感器包括惯性测量单元和激光雷达，所述偏差校正单元获取所述自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取所述惯性测量单元感测的偏转角和加速度，以及获取所述激光雷达感测的观测距离。
在本发明的一实施例中，所述车载传感器还包括超声波传感器，所述偏差校正单元获取所述自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取所述超声波传感器感测的超声波。
在本发明的一实施例中，所述路径规划装置还包括代理设置单元，所述代理设置单元在所述服务器设置第一代理接口，在所述自动引导车设置第二代理接口，以及在所述第一代理接口与所述第二代理接口之间进行数据通信。
本发明还提出了一种电子设备，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中的指令，其中所述指令被所述处理器执行时实现如上所述的方法。
本发明还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在被运行时执行根据如上所述的方法。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1是根据本发明的一实施例的一种物联网系统的示意图；
图2是根据本发明的一实施例的一种自动引导车的结构框图；
图3是根据本发明的一实施例的一种自动引导车集群的路径规划方法的流程图；
图4是根据本发明的一实施例的一种自动引导车集群的路径规划装置的示意图。
附图标记说明
100 物联网系统
110 AGV集群
110A、110B、110C AGV
120 路由器
130 服务器
111 通信接口
112 车载传感器
112A 惯性测量单元
112B 激光雷达
113 处理器
114 电机驱动器
115 电机
300 自动引导车集群的路径规划方法
S310-S330 步骤
400 自动引导车集群的路径规划装置
410 创建单元
420 全局路径规划单元
430 偏差校正单元
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
图1是根据本发明的一实施例的一种物联网系统100的示意图。如图1所示，物联网系统100包括AGV集群110、路由器120和服务器130。
AGV集群110包括多个AGV，为了便于说明书，图1示出了3个AGV 110A、110B和110C。AGV 110A、110B和110C可以将物料从一个工位运输到另一个工位，一个工位到另一个工位的路径为AGV的路径，本发明的实施例对AGV的路径进行规划。可以理解，AGV上设置有移动部，以从一个工位移动到另一个工位，移动部可以是移动轮。AGV可以产生位置数据，该位置数据可以通过路由器120发送至服务器130。
路由器120设置于AGV集群110与服务器130之间，用于使AGV集群110与服务器130进行数据传输。路由器120与AGV集群110中各AGV的连接可以是无线连接。无线连接可以支持Zigbee、Bluetooth、LAN、Wi-Fi、NB-IOT等多种传输协议。路由器120与服务器130之间的连接可以是有线连接，也可以是无线连接。
服务器130连接至路由器120，可以接收路由器120发送的各AGV的位置数据，服务器130还可以将路径规划数据通过路由器120发送给各AGV。服务器130可以是云服务器。服务器可以是处理器+存储器+通信接口架构。
图2是根据本发明的一实施例的一种自动引导车110A的结构框图。可以理解，自动引导车集群110中的其它自动车例如自动引导车110B和自动引导车110C可以具有与自动引导车110A相同的结构。如图2所示，自动引导车110A包括通信接口111、车载传感器112、处理器113、电机驱动器114和电机115。通信接口111与路由器120支持相同的传输协议，用于接收路由器120发送的数据。车载传感器112用于获取自动引导车110A的实时行驶环境信息，图2示出了车载传感器112可以包括惯性测量单元112A和激光雷达112B，其中惯性测量单元112A感测自动引导车110A的偏转角和加速度，激光雷达112B感测自动引导车110A的观测距离。处理器113接收通信接口111和车载传感器112的数据，对数据进行分析处理生成控制指令，电机驱动器114根据控制指令对电机115进行控制，例如转向或变速等。
图3是根据本发明的一实施例的一种自动引导车集群的路径规划方法300的流程图。如图3所示，该路径规划方法包括：
步骤S310，在服务器创建自动引导车集群的运行环境地图。
此步骤中，在服务器130创建自动引导车集群的运行环境地图。运行环境地图可以包括工作站、工位、引导路径、路径交叉点、单向通行、双向同行等信息。已有的运行环境地图可以从存储器获取，新的运行环境地图可以实时创建。
步骤S320，在服务器根据各自动引导车的路径规划请求，生成规划路径并发送至相应的自动引导车。
此步骤中，服务器130可以采用冲突管理算法根据各自动引导车的路径规划请求，生成规划路径。冲突管理算法的基本规则为：在任意时刻路径网络中的一条边或者一个节点最多只能规划一辆AGV。示例性地，冲突管理算法可以是Floyd算法。生成规划路径之后，将规划路径发送至相应的自动引导车，例如可以为规划路径的数据包添加地址标签，将路径规划的数据包发送至地址标签对应的自动引导车。
具体地，路径规划请求包括自动引导车的当前位置和目标位置，可以响应于自动引导车的路径规划请求，在服务器根据各自动引导车的当前位置和目标位置，生成规划路径并发送至相应的自动引导车。例如，自动引导车110A向服务器130发送路径规划请求，服务器130响应于自动引导车110A的路径规划请求，采用冲突管理算法生成路径规划，并发送至自动引导车110A。
对于多个自动引导车发送的路径规划请求，可以将多个自动引导车的路径规划请求排成队列，按照先进先出的方式对队列中的路径规划请求进行路径规划处理。例如，自动引导车110A、自动引导车110B和自动引导车110C的路径规划请求按照先后顺序排成队列，服务器130按照先进先出(First in First out，FIFO)的方式对队列中的路径规划请求进行路径规划处理，即采用冲突管理算法先为自动引导车110A生成规划路径，随后为自动引导车110B生成规划路径，再后为自动引导车110C生成规划路径。为此，可以提高路径规划请求的处理效率，从而提高路径规划的效率。
在一些实施例中，还可以在服务器设置第一代理接口，在自动引导车设置第二代理接口，以及通过第一代理接口与第二代理接口传输服务器与自动引导车的通信数据。例如，生成规划路径之后，通过第一代理接口与第二代理接口将服务器生成的路径规划的数据包发送至地址标签对应的自动引导车。为此，通过设置接口代理，可以提高寻址的速度，进而提高路径规划的效率。
步骤S330，各自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置。
此步骤中，各自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置可以包括：获取自动引导车的车载传感器感测的行驶环境信息，根据行驶环境信息与规划路径生成一路径偏差，对路径偏差进行距离校正和角度校正。
具体地，自动引导车的通信接口111接收到服务器130发送的规划路径，将其转发至处理器113，处理器113还接收自动引导车的车载传感器112感测的行驶环境信息，行驶环境信息可以包括自动引导车的当前位置信息、加速度信息、偏转角信息等，处理器113采用运动学模型根据行驶环境信息与规划路径生成一路径偏差，电机驱动器114根据路径偏差驱动电机115进行距离校正和角度校正，例如转向和移位等，自动引导车在行驶过程中进行实时偏差校正，直至行驶至目标位置。
在一种可选的情况中，车载传感器可以包括惯性测量单元和激光雷达，获取自动引导车的传感器感测的行驶环境信息可以包括：获取惯性测量单元感测的偏转角和加速度，以及获取激光雷达感测的观测距离。具体地，惯性测量单元(IMU)用于感测自动引导车的偏转角和加速度，激光雷达(Lidar)用于感测自动引导车行驶环境中的观测距离，例如与其它自动引导车之间的距离。可以利用惯性测量单元的加速度和激光雷达的观测距离进行距离校正，利用惯性测量单元的偏转角进行角度校正。处理器113可以根据运动学模型生成一线性速度，电机驱动器114根据线性速度驱动电机115。
在一种可选的情况中，车载传感器还包括超声波传感器，获取自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取超声波传感器感测的超声波。超声波在碰到物体时可以产生超声回波，通过对超声回波进行检测分析可以实现避障功能。
在此使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的方法所执行的操作。应当理解的是，前面的操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
本发明的实施例提供了一种自动引导车集群的路径规划方法，由服务器进行全局路径规划，由自动引导车根据规划路径进行偏差校正，使自动引导车具备具备边缘计算功能，可以平衡服务器与AGV之间的负载，避免服务器与AGV之间的通信延时，提高AGV集群路径规划的可靠性。
图4是根据本发明的一实施例的一种自动引导车集群的路径规划装置400的示意图。自动引导车集群包括多个自动引导车，如图4所示，该路径规划装置400包括：
创建单元410，在服务器创建所述自动引导车集群的运行环境地图；全局路径规划单元420，在服务器根据各自动引导车的路径规划请求，生成规划路径并发送至相应的自动引导车，所述路径规划请求包括自动引导车的当前位置和目标位置；偏差校正单元430，各自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置。
在一种可选的情况中，全局路径规划单元420将多个自动引导车的路径规划请求排成队列，按照先进先出的方式对队列中的路径规划请求进行路径规划处理。
在一种可选的情况中，偏差校正单元430获取所述自动引导车的车载传感器感测的行驶环境信息，根据所述行驶环境信息与所述规划路径生成一路径偏差，对所述路径偏差进行距离校正和角度校正。
在一种可选的情况中，车载传感器包括惯性测量单元和激光雷达，偏差校正单元430获取自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取惯性测量单元感测的偏转角和加速度，以及获取激光雷达感测的观测距离。
在一种可选的情况中，车载传感器还包括超声波传感器，偏差校正单元430获取自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取超声波传感器感测的超声波。
在一种可选的情况中，路径规划装置400还包括代理设置单元，代理设置单元在服务器设置第一代理接口，在自动引导车设置第二代理接口，以及在第一代理接口与第二代理接口之间进行数据通信。
路径规划装置400的实现方式和具体过程可参考路径规划方法300，此处不再赘述。
本发明还提出一种电子设备，包括处理器、存储器和存储在存储器中的指令，其中指令被处理器执行时实现如上的方法。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令在被运行时执行根据如上的方法。
本发明的方法和装置的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本发明的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。
计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (14)

1.一种自动引导车集群的路径规划方法(300)，所述自动引导车集群包括多个自动引导车，所述路径规划方法(300)包括：
在所述服务器创建所述自动引导车集群的运行环境地图(310)；
在所述服务器根据各所述自动引导车的路径规划请求，生成规划路径并发送至相应的所述自动引导车(320)，所述路径规划请求包括自动引导车的当前位置和目标位置；
各所述自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置(330)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路径规划方法(300)包括：将所述多个自动引导车的路径规划请求排成队列，按照先进先出的方式对所述队列中的路径规划请求进行路径规划处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置(330)包括：获取所述自动引导车的车载传感器感测的行驶环境信息，根据所述行驶环境信息与所述规划路径生成一路径偏差，对所述路径偏差进行距离校正和角度校正。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述车载传感器包括惯性测量单元和激光雷达，获取所述自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取所述惯性测量单元感测的偏转角和加速度，以及获取所述激光雷达感测的观测距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述车载传感器还包括超声波传感器，获取所述自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取所述超声波传感器感测的超声波。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路径规划方法(300)还包括：在所述服务器设置第一代理接口，在所述自动引导车设置第二代理接口，以及通过所述第一代理接口与所述第二代理接口传输所述服务器与所述自动引导车的通信数据。
7.一种自动引导车集群的路径规划装置(400)，所述自动引导车集群包括多个自动引导车，所述路径规划装置(400)包括：
创建单元(410)，在所述服务器创建所述自动引导车集群的运行环境地图；
全局路径规划单元(420)，在所述服务器根据各所述自动引导车的路径规划请求，生成规划路径并发送至相应的所述自动引导车，所述路径规划请求包括自动引导车的当前位置和目标位置；
偏差校正单元(430)，各所述自动引导车根据规划路径对实际路径进行实时偏差校正，自当前位置行驶至目标位置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述全局路径规划单元(420)将所述多个自动引导车的路径规划请求排成队列，按照先进先出的方式对所述队列中的路径规划请求进行路径规划处理。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述偏差校正单元(430)获取所述自动引导车的车载传感器感测的行驶环境信息，根据所述行驶环境信息与所述规划路径生成一路径偏差，对所述路径偏差进行距离校正和角度校正。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述车载传感器包括惯性测量单元和激光雷达，所述偏差校正单元(430)获取所述自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取所述惯性测量单元感测的偏转角和加速度，以及获取所述激光雷达感测的观测距离。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述车载传感器还包括超声波传感器，所述偏差校正单元(430)获取所述自动引导车的传感器感测的行驶环境信息包括：获取所述超声波传感器感测的超声波。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述路径规划装置(400)还包括代理设置单元，所述代理设置单元在所述服务器设置第一代理接口，在所述自动引导车设置第二代理接口，以及在所述第一代理接口与所述第二代理接口之间进行数据通信。
13.一种电子设备，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中的指令，其中所述指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在被运行时执行根据权利要求1-6中任一项所述的方法。
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