CN114840002A - 一种agv路径规划方法、agv、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请属于移动机器人的路径规划技术领域，具体涉及一种AGV路径规划方法、AGV、计算机设备及存储介质。该方法获取AGV的路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括所述AGV的起始点位置、终止点位置以及作业范围；根据所述路径规划参数在所述AGV可行驶的通道上规划贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹；获取所述AGV的当前位置和目标位置信息，生成调度信息；基于所述调度信息获得所述预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度所述AGV沿所述预设轨迹到达终止点目标位置。本申请能够满足AGV运行轨迹的曲率连续性，提高AGV运行灵活性，提高AGV的物料搬运效率。
Description
技术领域
本申请属于移动机器人的路径规划技术领域，尤其涉及一种AGV路径规划方法、AGV、计算机设备及存储介质。
背景技术
自动引导车AGV(Automated Guided Vehicle)是一种用于物料搬运和物料装卸的移动机器人，适用于工程、仓库、码头等多种室内外场景，在制造业和服务业等领域的应用日益广泛。
现有AGV往往沿着既定轨迹行驶，为了适用于AGV的具体应用场景，既定轨迹根据AGV实施现场的具体需求进行人工绘制。绘制的轨迹多由多个直线和圆弧组合，以避开AGV作业环境内的障碍物，完成物料运输。
然而，上述规划轨迹图形单一，轨迹曲率不连续，路径不平滑，导致AGV 运动受限，影响AGV的搬运作业效率。
发明内容
针对现有的规划轨迹图形单一，轨迹曲率不连续，路径不平滑，导致AGV 运动受限，影响AGV的搬运作业效率的问题，本申请实施例的目的在于提供一种AGV路径规划方法、AGV、计算机设备及存储介质，以满足AGV运行轨迹的曲率连续性，提高AGV运行灵活性，提高AGV的物料搬运效率。
为实现上述目的，本申请实施例提供了如下的技术方案。
第一方面，在本申请提供的一个实施例中，提供了一种AGV路径规划方法，包括：
获取AGV的路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括所述AGV的起始点位置、终止点位置以及作业范围；
根据所述路径规划参数在所述AGV可行驶的通道上规划贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹；
获取所述AGV的当前位置和目标位置信息，生成调度信息；
基于所述调度信息获得所述预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度所述AGV沿所述预设轨迹到达终止点目标位置。
可选的，所述起始点位置和终止点位置为AGV执行搬运任务的起点和终点。
可选的，所述预设轨迹包括多个任务路径段，每个任务路径段的几何形状为直线或贝塞尔曲线。
可选的，所述贝塞尔曲线由贝塞尔任务路径的起点、控制点以及终点递归获得，在控制点控制下，贝塞尔曲线任务路径由多个任务路径点组成。
可选的，贝塞尔曲线在预设轨迹规划时，贝塞尔曲线的约束条件包括：
在起始点位置时，生成的贝塞尔曲线满足起点方向约束；
在终止点位置执行换道和转弯动作时，遵从道路结构化特征约束，AGV行驶轨迹的切线方向与道路的走势相同，生成轨迹的终点满足终点方向约束；
在多条贝塞尔曲线交汇处时，相邻贝塞尔曲线交汇处曲率保持一致。
可选的，所述贝塞尔曲线选择三阶及以上的曲线。
可选的，所述AGV路径规划方法，还包括预设轨迹的避障，所述预设轨迹的避障，包括：
在满足贝塞尔曲线和直线相结合的条件下，以障碍物的作为贝塞尔曲线的控制点；
基于贝塞尔曲线的凸包性，生成不与障碍物的控制点重合的生成贝塞尔曲线任务路径片段。
第二方面，在本申请提供的另一个实施例中，提供了一种AGV，所述AGV 路径规划系统包括：
参数获取模块，用于获取AGV的路径规划参数，所述路径规划参数包括所述AGV的起始点位置、终止点位置以及作业范围；
轨迹规划模块，用于根据所述路径规划参数在所述AGV可行驶的通道上规划贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹；
调度信息生产模块，用于获取所述AGV的当前位置和目标位置信息，生成调度信息；以及
移动控制模块，用于基于所述调度信息获得所述预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度所述AGV沿所述预设轨迹到达终止点目标位置。
第三方面，在本申请提供的又一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如上述第一方面所述的AGV路径规划对应的操作。
第四方面，在本申请提供的再一个实施例中，提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如上述第一方面所述的AGV路径规划对应的操作。
与现有技术相比，本申请提供的AGV路径规划方法、AGV、计算机设备及存储介质，可以实现以下效果：
通过设计贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹，改善了现有技术中AGV运行轨迹不灵活的现状，提升了AGV的适用场景，比如某些狭小的仓储车间内的过道中。采用贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹代替圆弧和直线相结合的预设轨迹，缩短了AGV的运行距离，以避让障碍物，通过设置贝塞尔曲线，大大减小了AGV停靠站点的数量，提升了轨迹规划效率，降低AGV物流运输成本。
本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1为本申请实施例的一种AGV路径规划方法的流程图。
图2为本申请实施例的一种AGV路径规划方法中变换AGV运行轨道的示意图。
图3为本申请实施例的一种AGV路径规划方法中直线任务路径片段与贝塞尔曲线任务路径片段相结合的AGV路径规划结果示意图。
图4为本申请实施例的一种AGV路径规划方法中贝塞尔无直线任务路径片段与贝塞尔曲线任务路径片段相结合的AGV路径规划结果示意图。
图5为本申请实施例的一种AGV路径规划方法中一种典型的贝塞尔曲线任务路径片段示意图。
图6为本申请实施例的一种AGV路径规划方法中贝塞尔曲线任务路径片段的路径规划结果示意图。
图7为本申请实施例的一种AGV的整体运行框架示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，绝不作为对本申请公开及其应用或使用的任何限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。
具体地，下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。
如图1所示，本申请的一个实施例提供一种AGV路径规划方法，该方法包括如下步骤：
步骤S10、获取AGV的路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括所述 AGV的起始点位置、终止点位置以及作业范围。
在本申请的实施例中，获取AGV的路径规划参数时，确定AGV在环境区域内的作业范围，以及确定AGV行驶轨迹得起始点和终止点的位置。
在一些实施例中，所述起始点位置和终止点位置为AGV执行搬运任务的起点和终点。
示例性的，以AGV搬运物料为例，AGV起始点为AGV上料点，AGV的终止点为AGV的下料点，AGV将物料从上料点搬运至下料点。
步骤S20、根据所述路径规划参数在所述AGV可行驶的通道上规划贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹。
在本申请实施例中，确定AGV可行驶的路径，在AGV运行的通道上绘制贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹。
在一些实施例中，所述预设轨迹包括多个任务路径段，每个任务路径段的几何形状为直线或贝塞尔曲线。
其中，所述贝塞尔曲线与直线相结合表征为：预设轨迹包括有多个任务路径段，每个任务路径段的几何形状可以为直线，也可以为贝塞尔曲线。
在本申请的实施例中，采用直线预设轨迹和贝塞尔曲线预设轨迹相结合的路径规划方式，避免全部用贝塞尔曲线任务路径段，降低系统计算量。
步骤S30、获取所述AGV的当前位置和目标位置信息，生成调度信息。
在本申请的实施例中，根据AGV当前位置和目标位置生成调度信息。
步骤S40、基于所述调度信息获得所述预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度所述AGV沿所述预设轨迹到达终止点目标位置。
在本申请的实施例中，获取需行驶的预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度AGV沿预设轨迹到达终点目标位置。
在本申请的基于贝塞尔曲线与直线结合的AGV路径规划方法中，通过设计贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹，改善了现有技术中AGV运行轨迹不灵活的现状，提升了AGV的适用场景，比如某些狭小的仓储车间内的过道中。采用贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹代替圆弧和直线相结合的预设轨迹，缩短了AGV的运行距离，以避让障碍物，通过设置贝塞尔曲线，大大减小了AGV停靠站点的数量，提升了轨迹规划效率，降低AGV物流运输成本。
本申请中，采用贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹代替圆弧和直线相结合的预设轨迹，缩短了AGV的运行距离，以避让障碍物，变换AGV的运行轨道为例，举例如图2所示，显然，通过设置贝塞尔曲线，大大减小了AGV停靠站点的数量，提升了轨迹规划效率，降低AGV物流运输成本。
具体的，在本申请的实施例中，贝塞尔曲线具有递归性、凸包性、对称性、几何不变性、仿射不变性、拟局部性，保证了生成曲线的平滑性、连续性和可控性。
在一些实施例中，所述贝塞尔曲线由贝塞尔任务路径的起点、控制点以及终点递归获得，在控制点控制下，贝塞尔曲线任务路径由多个任务路径点组成。
示例性的，N阶贝塞尔曲线由P0…Pn等多个点递归获得,其中，P0为贝塞尔任务路径的起点，Pn为贝塞尔路径的终点，P1…Pn-1为贝塞尔曲线的控制点，所以，贝塞尔曲线定会途径P0和PN点。在P1…Pn-1的控制下，贝塞尔曲线任务路径由多个任务路径点组成，任务路径点的生成公式如下：
在一些实施例中，贝塞尔曲线在预设轨迹规划时，贝塞尔曲线的约束条件包括：
在起始点位置时，生成的贝塞尔曲线满足起点方向约束；
在终止点位置执行换道和转弯动作时，遵从道路结构化特征约束，AGV行驶轨迹的切线方向与道路的走势相同，生成轨迹的终点满足终点方向约束；
在多条贝塞尔曲线交汇处时，相邻贝塞尔曲线交汇处曲率保持一致。
具体的，贝塞尔曲线在预设任务轨迹规划中的应用，需满足的条件包括：
a、由于车辆在运动过程中无法进行原地滑动移动，所以生成的曲线需要满足起点方向约束。
b、在执行换道和转弯动作时，在终点处行驶轨迹要遵从道路结构化特征的约束，行驶轨迹的切线方向和道路的走势要相同，所以生成轨迹的终点需要满足终点方向约束。
c、多条贝塞尔曲线交汇处，前一条贝塞尔曲线的终点处和下一条贝塞尔曲线的起点处需保持曲率一致(设置合适的控制点)。
基于上述的约束条件要求，在规划预设轨迹时，相邻的有以下三种排列方式：
(1)贝塞尔曲线到直线
以贝塞尔曲线的终点Pn点为直线的起点，以贝塞尔曲线的终点处的切线方向为直线的设置方向设置直线任务路径段。
(2)贝塞尔曲线到贝塞尔曲线
以前贝塞尔曲线的终点Pn为后贝塞尔曲线的起点P0，后贝塞尔任务路径段的第一控制点P1位于该点的切线方向上远离前贝塞尔曲线的一侧。
(3)直线到贝塞尔曲线
以直线的终点为贝塞尔曲线路径任务路径段的起点，贝塞尔曲线任务路径段位于直线的延伸方向上远离直线的一端。
其中，直线任务路径片段与贝塞尔曲线任务路径片段相结合的AGV路径规划结果如图3所示。A是直线任务路径片段，B为贝塞尔任务路径片段，C是直线任务路径片段。贝塞尔无直线任务路径片段与贝塞尔曲线任务路径片段相结合的AGV路径规划结果如图4所示。
更进一步地，贝塞尔曲线控制点的数量1-5个，即，贝塞尔曲线的阶数为 2-6阶。这样的设置既能够保证所规划的贝塞尔曲线任务路径段在规避障碍物方面具有更好的灵活性，当贝塞尔曲线的控制点更多时，计算机端的任务计算量过大，影响AGV调度系统的任务规划效率，影响AGV的工作性能。
在一些实施例中，所述贝塞尔曲线选择三阶及以上的曲线。
示例性的，贝塞尔曲线选择三阶及以上的曲线，基于贝塞尔曲线具有变差缩减性，其中，变差缩减性为当特征多边形为平面图形时，平面内任意直线与曲线的交点个数不多于此直线与其特征多边形的交点个数。此性质反映了贝塞尔曲线波动性小于其特征多边形，即比多边形折线更顺滑。这样的设置有利于控制规划轨迹的顺滑。
三阶贝塞尔曲线包括有起点P0，控制点P1、P2和终点P3。P1沿P0处的切线方向上，与P0的距离为第一间距L1。P2位于P3处的切线方向上靠近P1 点的一侧，与P3的距离为第二间距L2，作为一种优选的实施方式，第一间距 L1等于第二间距L2，这样的设置能够进一步确保所规划的贝塞尔曲线任务路径片段顺滑，AGV在行驶的过程中舵轮角度的变化值，即，曲线中曲率的变化处于较小的范围内。一种典型的贝塞尔曲线任务路径片段如图5所示。
在一些实施例中，所述AGV路径规划方法，还包括预设轨迹的避障，所述预设轨迹的避障，包括：
在满足贝塞尔曲线和直线相结合的条件下，以障碍物的作为贝塞尔曲线的控制点；
基于贝塞尔曲线的凸包性，生成不与障碍物的控制点重合的生成贝塞尔曲线任务路径片段。
作为一种有效的避障方式，在满足三种相邻排列方式的路径规划条件下，以障碍物的作为贝塞尔曲线的控制点，由于贝塞尔曲线具有凸包性，生成贝塞尔曲线的路径点不会与路径点重合，所以这样的设置能够满足任务路径片段避障的需求。当贝塞尔曲线任务路径片段的控制点的数量多于两个时，作为一种更为安全的避障方式，障碍物所构成的控制点为p2…pn-2中的一个或多个，贝塞尔曲线任务路径片段的路径规划结果如图的6所示，P2为障碍物的点。
在本申请的一个实施例中，参见图7所示，本申请还公开了一种AGV，包括参数获取模块100、轨迹规划模块200、调度信息生产模块300以及移动控制模块400。
所述参数获取模块100，用于获取AGV的路径规划参数，所述路径规划参数包括所述AGV的起始点位置、终止点位置以及作业范围；
所述轨迹规划模块200，用于根据所述路径规划参数在所述AGV可行驶的通道上规划贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹；
所述调度信息生产模块300，用于获取所述AGV的当前位置和目标位置信息，生成调度信息；以及
所述移动控制模块400，用于基于所述调度信息获得所述预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度所述AGV沿所述预设轨迹到达终止点目标位置。
在一些实施例中，移动控制模块以WORD文档形式自动生成施工监测结果，用户可以在WORD环境下对输出文档进行编辑、修改、保存和打印。回放模块可以从数据库中调出施工监测数据，回放施工参数和井下注替动态参数的变化过程，对固井作业进行技术分析，总结施工经验。
在一个实施例中，在本申请的实施例中还提供了一种计算机设备，包括至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行的自AGV路径规划方法，该处理器执行指令时实现上述各方法实施例中的步骤：
获取AGV的路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括所述AGV的起始点位置、终止点位置以及作业范围；
根据所述路径规划参数在所述AGV可行驶的通道上规划贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹；
获取所述AGV的当前位置和目标位置信息，生成调度信息；
基于所述调度信息获得所述预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度所述AGV沿所述预设轨迹到达终止点目标位置。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行的自AGV路径规划方法，步骤如下：
获取AGV的路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括所述AGV的起始点位置、终止点位置以及作业范围；
根据所述路径规划参数在所述AGV可行驶的通道上规划贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹；
获取所述AGV的当前位置和目标位置信息，生成调度信息；
基于所述调度信息获得所述预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度所述AGV沿所述预设轨迹到达终止点目标位置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机指令表征的计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。
非易失性存储器可包括只读存储器、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限， RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器或动态随机存取存储器等。
综上所述，本申请提供的AGV路径规划方法、AGV、计算机设备及存储介质，可以实现以下效果：通过设计贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹，改善了现有技术中AGV运行轨迹不灵活的现状，提升了AGV的适用场景，比如某些狭小的仓储车间内的过道中。采用贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹代替圆弧和直线相结合的预设轨迹，缩短了AGV的运行距离，以避让障碍物，通过设置贝塞尔曲线，大大减小了AGV停靠站点的数量，提升了轨迹规划效率，降低AGV 物流运输成本。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种AGV路径规划方法，其特征在于，包括：
获取AGV的路径规划参数，其中，所述路径规划参数包括所述AGV的起始点位置、终止点位置以及作业范围；
根据所述路径规划参数在所述AGV可行驶的通道上规划贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹；
获取所述AGV的当前位置和目标位置信息，生成调度信息；
基于所述调度信息获得所述预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度所述AGV沿所述预设轨迹到达终止点目标位置。
2.根据权利要求1所述的AGV路径规划方法，其特征在于，所述起始点位置和终止点位置为AGV执行搬运任务的起点和终点。
3.根据权利要求2所述的AGV路径规划方法，其特征在于，所述预设轨迹包括多个任务路径段，每个任务路径段的几何形状为直线或贝塞尔曲线。
4.根据权利要求3所述的AGV路径规划方法，其特征在于，所述贝塞尔曲线由贝塞尔任务路径的起点、控制点以及终点递归获得，在控制点控制下，贝塞尔曲线任务路径由多个任务路径点组成。
5.根据权利要求4所述的AGV路径规划方法，其特征在于，贝塞尔曲线在预设轨迹规划时，贝塞尔曲线的约束条件包括：
在起始点位置时，生成的贝塞尔曲线满足起点方向约束；
在终止点位置执行换道和转弯动作时，遵从道路结构化特征约束，AGV行驶轨迹的切线方向与道路的走势相同，生成轨迹的终点满足终点方向约束；
在多条贝塞尔曲线交汇处时，相邻贝塞尔曲线交汇处曲率保持一致。
6.根据权利要求5所述的AGV路径规划方法，其特征在于，所述贝塞尔曲线选择三阶及以上的曲线。
7.根据权利要求6所述的AGV路径规划方法，其特征在于，所述AGV路径规划方法，还包括预设轨迹的避障，所述预设轨迹的避障，包括：
在满足贝塞尔曲线和直线相结合的条件下，以障碍物的作为贝塞尔曲线的控制点；
基于贝塞尔曲线的凸包性，生成不与障碍物的控制点重合的生成贝塞尔曲线任务路径片段。
8.一种AGV，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取AGV的路径规划参数，所述路径规划参数包括所述AGV的起始点位置、终止点位置以及作业范围；
轨迹规划模块，用于根据所述路径规划参数在所述AGV可行驶的通道上规划贝塞尔曲线和直线相结合的预设轨迹；
调度信息生产模块，用于获取所述AGV的当前位置和目标位置信息，生成调度信息；以及
移动控制模块，用于基于所述调度信息获得所述预设轨迹中的各个任务路径段的几何信息，调度所述AGV沿所述预设轨迹到达终止点目标位置。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-7任一所述的AGV路径规划对应的操作。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如权利要求1-7任一所述的AGV路径规划对应的操作。
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| CN202210642877.5A Withdrawn CN114840002A (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种agv路径规划方法、agv、计算机设备及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114840002A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116934059A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-24 | 华芯(嘉兴)智能装备有限公司 | 一种天车调度方法、装置、设备及可读存储介质 |
-
2022
- 2022-06-09 CN CN202210642877.5A patent/CN114840002A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116934059A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-24 | 华芯(嘉兴)智能装备有限公司 | 一种天车调度方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN116934059B (zh) * | 2023-09-18 | 2023-12-19 | 华芯(嘉兴)智能装备有限公司 | 一种天车调度方法、装置、设备及可读存储介质 |
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