CN116719312A - 一种单行道场景下基于折返避让的多agv解锁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，具体步骤包括根据AGV当前位置点和下一个位置点构成有向图，分配AGV的执行路线；判断有向图是否成环，检查AGV之间是否存在死锁；如果存在死锁，以退让步数和允许避让的节点数作为比较条件，选择最合适的AGV进行主动避让；按照允许避让点的定义，筛选出避让点集合P；遍历避让点集合P，将其作为中间节点，分别规划两段路线；主动避让的AGV优先级小于优先通行的AGV；通过设置触发器，控制主动避让AGV的等待和唤醒；通过设置的判断条件，选择最佳的AGV进行主动避让，再重新规划路线，找出优先通行的AGV，设置触发器来控制主动避让AGV的等待和唤醒，从而解决单行道AGV死锁的问题。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人的技术领域，尤其涉及一种单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法。
背景技术
随着信息技术的高速发展，计算机的应用范围已经逐渐从互联网行业扩展到工业制造等其他领域。可以预见，计算机技术在工业制造中的应用将会越来越广泛，推动中国制造业向数字化、智能化的方向发展。目前，大多数中小型工厂采用流水线生产，这已大幅提高生产效率，但货物仍需人工搬运，自动化程度较低。而随着全球制造业和工业自动化水平的不断发展，自动引导车AGV作为一种新型的自动化物流运输装备越来越受到广泛关注。研究AGV调度问题的研究旨在提高工厂物流和制造流程的自动化程度，优化生产流程，提高生产效率和质量。
AGV的路径规划是指在给定的环境中，为其寻找一条最优或有效的路径，使其能够到达目标位置或完成特定任务的过程。路径规划通常需要考虑多种因素，如起点、终点、障碍物、道路条件、交通规则、代价函数等。而当多个AGV在寻找路径时，需要考虑AGV的冲突问题。利用资源分配的调度策略，可以保证AGV之间不发生相向冲突或节点冲突。但对于单行道而言，单一节点冲突可以扩展到一段路线的冲突问题上。当两辆AGV在单行道相向而行时，需要采用一种策略，来调整AGV之间的优先级效率，保证它们在发生或者即将死锁时可以通过重新规划离线来进行自主避让。
本发明旨在针对单行道这一特定场景，通过基于资源分配策略结合折返避让方案来解决多AGV的死锁问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有单行道上的多AGV存在死锁的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其目的在于：在给定的单行道场景中，为多AGV寻找一条最优或有效的路径，使其能够到达目标位置或完成特定任务，解决死锁的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，其中步骤如下，根据AGV当前位置点和下一个位置点构成有向图，分配AGV执行的路线；
判断有向图是否成环，检查AGV之间是否存在死锁，将死锁的AGV记作Vi；
如果存在死锁，以退让步数和允许避让的节点数作为比较条件，选择最合适的AGV进行主动避让，将主动避让的AGV记为Vx；
按照允许避让点的定义，筛选出避让点集合P；
遍历避让点集合P，将其作为中间节点，分别规划两段路线；
主动避让的AGV优先级小于优先通行的AGV；
通过设置触发器，控制主动避让AGV的等待和唤醒。
作为本发明所述单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的一种优选方案，其中：所述AGV的数目包括至少2个AGV同时工作；所述有向图是根据地图模型以单行道作为主干道来连通生产区域和货架区域；所述单行道上设置有关联工位、若干个叶节点、避让点和待命点。
作为本发明所述单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的一种优选方案，其中：所述单行道上面的任何一个路径的长度能够保证两个AGV位于两端时不发生碰撞；在单行道的任何一个路径上，AGV转弯或者原地旋转时不会影响其他AGV。
作为本发明所述单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的一种优选方案，其中：所述退让步数是指AGV沿着当前路线中已完成的路段列表，逆向搜索到避让点所需的步数；允许避让点是指AGV允许在此处进行避让的调度节点；如果退让步数少，则选择退让步数少的AGV进行主动避让；如果退让步数相同，则选择允许避让的节点数少的AGV。
作为本发明所述单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的一种优选方案，其中：避让点的筛选条件包括后继节点数大于0；没有被空闲AGV占用；没有关联任何工位；不在互锁AGV的后续路线上。
作为本发明所述单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的一种优选方案，其中：从Vx当前节点的直接后继节点中筛选出允许避让点；
如果避让点集合P为空，那么表明Vx无法直接进行避让，遍历Vi的未完成的路线部分，如果找到允许避让点，则将其加入到P中；
如果避让点集合P仍为空，则遍历地图中定义的待命点，将所有尚未被AGV占用的节点加入到集合P中。
作为本发明所述单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的一种优选方案，其中：所述两段路线包括从Vx当前位置到避让点的路线S1和避让点到目的地节点的路线S2，如果两段路线存在，则选择S1和S2的路线成本总和最小的一个避让点。
作为本发明所述单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的一种优选方案，其中：所述主动避让的AGV优先级小于优先通行的AGV包括当Vx移动至避让点时，如果其优先级更高，会立即获得原来的冲突点或者冲突路段的资源，那么会导致再次死锁，因此，Vx申请到冲突资源必须满足优先通行的AGV全部释放过冲突资源这一条件。
作为本发明所述单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的一种优选方案，其中：所述设置触发器是为了保证互锁的AGV在离开冲突路段后可以快速唤醒避让的AGV，触发器的基本工作方式包括当避让的AGV到达避让点时，阻塞该AGV，待优先通行的AGV离开冲突路段时唤醒主动避让AGV。
作为本发明所述单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的一种优选方案，其中：通过所述触发器分别判断是否允许分配冲突资源给Vx和优先通行的AGV是否释放过冲突资源。
本发明的有益效果：在单行道场景中，当AGV存在死锁，通过设置的判断条件，选择最佳的AGV进行主动避让，再通过筛选出来的避让点规划路线，找出优先通行的AGV，再通过设置触发器，控制主动避让AGV的等待和唤醒，从而解决死锁的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的折返避让策略流程图。
图2为本发明单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的单行道示例及执行路线示意图。
图3为本发明单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的AGV执行任务示意图。
图4为本发明单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的AGV发生死锁示意图。
图5为本发明单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的折返避让过程示意图。
图6为本发明单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法的AGV解除死锁示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
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他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，此方法具体步骤包括：
S1，根据AGV当前位置点和下一个位置点构成有向图，分配AGV的执行路线。
其中，AGV的数目包括至少2个AGV同时工作；有向图是根据地图模型以单行道作为主干道来连通生产区域和货架区域；单行道上设置有关联工位、若干个叶节点、避让点和待命点。
单行道上面的任何一个路径的长度能够保证两个AGV位于两端时不发生碰撞；在单行道的任何一个路径上，AGV转弯或者原地旋转时不会影响其他AGV。
S2，判断有向图是否成环，检查AGV之间是否存在死锁，将死锁的AGV记作Vi。
当多个AGV开始执行规划的路线时，通过深度优先搜索检查有向图是否成环。
基于资源分配策略来处理AGV之间的冲突，只有到调度系统分配资源给AGV时，AGV才被允许移动；当没有分配下一步资源时，需要原地进行等待。
S3，如果存在死锁，以退让步数和允许避让的节点数作为比较条件，选择最合适的AGV进行主动避让，将主动避让的AGV记为Vx。
退让步数是指AGV沿着当前路线中已完成的路段列表，逆向搜索到避让点所需的步数；允许避让点是指AGV允许在此处进行避让的调度节点；如果退让步数少，则选择退让步数少的AGV进行主动避让；如果退让步数相同，则选择允许避让的节点数少的AGV。
后继节点能作为避让点的条件需满足后继节点数大于0；没有被空闲AGV占用；没有关联任何工位；不在互锁AGV的后续路线上。
S4，按照允许避让点的定义，筛选出避让点集合P。
从Vx当前节点的直接后继节点中筛选出允许避让点。
如果避让点集合P为空，那么表明Vx无法直接进行避让，遍历Vi的未完成的路线部分，如果找到允许避让点，则将其加入到P中；如果避让点集合P仍为空，则遍历地图中定义的待命点，将所有尚未被AGV占用的节点加入到集合P中。
S5，遍历避让点集合P，将其作为中间节点，分别规划两段路线。
两段路线包括从Vx当前位置到避让点的路线S1和避让点到目的地节点的路线S2，如果两段路线存在，则选择S1和S2的路线成本总和最小的一个避让点。
S6，主动避让的AGV优先级小于优先通行的AGV。
主动避让的AGV优先级小于优先通行的AGV包括当Vx移动至避让点时，如果其优先级更高，会立即获得原来的冲突点或者冲突路段的资源，那么会导致再次死锁，因此，Vx申请到冲突资源必须满足优先通行的AGV全部释放过冲突资源这一条件。
S7，通过设置触发器，控制主动避让AGV的等待和唤醒。
设置触发器是为了保证互锁的AGV在离开冲突路段后可以快速唤醒避让的AGV，触发器的基本工作方式包括当避让的AGV到达避让点时，阻塞该AGV，待优先通行的AGV离开冲突路段时唤醒主动避让AGV。
通过所述触发器分别判断是否允许分配冲突资源给Vx和优先通行的AGV是否释放过冲突资源。
综上，在单行道场景中，当多个AGV存在死锁，通过设置的判断条件，选择最佳的AGV进行主动避让，再通过筛选出来的避让点规划路线，找出优先通行的AGV，再通过设置触发器，控制主动避让AGV的等待和唤醒，从而到达目标位置，完成任务。
实施例2
参照图2-图6，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：例举两辆AGV在单行道上执行从生产区域到货架区域的路线。
S1，根据AGV当前位置点和下一个位置点构成有向图，分配AGV的执行路线。
如图2所示，本例中的地图是由一条单行道作为主干道，连通左右两侧的生产区域和货架区域，其中为了提高避让效率，根据车间的实际条件，在单行道增加若干个避让点包括A01，A02，A03，图2中的PA和PB表示AGV的待命点，这里安排了两辆AGV执行工作，分别命名为0001和0002。
0001车路线为PA-P01-P02-P04-P05-P07-P08-P09-P10-P11-P12-P14-P15-PL2；0002车路线为PB-P15-P14-P12-P11-P10-P09-P08-P07-P05-P04-P03-P02-P01-PW2。
S2，判断有向图是否成环，检查AGV之间是否存在死锁，将死锁的AGV记作Vi。
如图3所示，当0001车到达P08时发生交通管制，因为此时P09已经分配给0002车，当0002车到达P09时，执行死锁检测，将0001车的P08和P09和0002车的P09和P08这两组信息生成有向图，利用深度优先搜索方法，检查是否成环，此时可知，检测出0001车和0002车发生死锁。
S3，如果存在死锁，以退让步数和允许避让的节点数作为比较条件，选择最合适的AGV进行主动避让，将主动避让的AGV记为Vx。
以两辆AGV为例，如果0001的退让步数少于0002，选择0001V1进行避让；如果0001的退让步数大于0002，选择0002进行避让；如果二者退让步数相同，则选择允许避让的节点数少的AGV。
S4，按照允许避让点的定义，筛选出避让点集合P。
对每个互锁的AGV的已完成的路线部分进行逆向搜索，分别检查路线上面每一个点的后继节点。
后继节点是一个允许避让点的条件如下：
1)后继节点数大于0。
2)没有被空闲AGV占用。
3)没有关联任何工位，因为工位常常防止设备等重要设施，为了保证按照，不应该将此调度点作为避让点。
4)不在互锁AGV的后续路线上。
如图4所示，P07虽然满足条件1和条件2，但是当0001车退让到此处，后续仍然会和0002车继续死锁。
按照上述搜索方式，0001车将沿着P08-P07-P05-P04-P03-P02-P01-PW2进行查找，找到第一个避让点A03，需要退让3步；0002车沿着P09-P10-P11-P12-P14-P15-PL2进行查找，找到第一个避让点A02，需要退让4步。因此，选择0001车进行避让。
S5，遍历避让点集合P，将其作为中间节点，分别规划两段路线。
在S3中选择AGV的优先条件是退让步数，在最佳避让点的选择阶段需要重新比较所有的避让点，而比较的条件依次为：总路径成本、后继节点数，优先选择总路径成本低的避让点，来提高整体效率；而对于后继节点数为1的避让点，安全性更高。
对于没有直接避让点的情况下，需要沿着互锁AGV的后续路线继续查找避让点；如果仍然没有找到避让点，将需要考虑是否将AGV移动至待命点进行避让。
如图5所示，0001车选择A03作为最佳避让点，0001车重新规划后的完整路线，包括已完成的路线，为：
PA-P01-P02-P03-P04-P05-P07-P08-P07-P05-A03-P05-P07-P08-P09-P10-P11-P12-P14-P15-PL2，其中P07-P05-A03-P05-P07即为折返路线。
S6，主动避让的AGV优先级小于优先通行的AGV。
S7，通过设置触发器，控制主动避让AGV的等待和唤醒。
在执行一次任务中，冲突路段可能不止一段路径，避让AGV等待的时间在实际场景中也不固定；为了保证互锁的AGV在离开冲突路段后可以快速唤醒避让AGV，故需要设置触发器来实现。
触发器的基本工作方式就是，当避让AGV到达避让点时，阻塞该AGV；待优先通行的AGV离开冲突路段时唤醒主动避让AGV。
如图5所示，0001车到达避让点A03后，进入等待状态；如图6所示，0002车离开P04之后，0001车从避让点A03唤醒并驶入P05，至此双车已经解锁，继续按照重新规划的路线，从而完成任务。
综上，在单行道场景中，当多个AGV存在死锁，通过设置的判断条件，选择最佳的AGV进行主动避让，再通过筛选出来的避让点规划路线，找出优先通行的AGV，再通过设置触发器，控制主动避让AGV的等待和唤醒，从而解决死锁的问题，到达目标位置。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：具体步骤如下，
根据AGV当前位置点和下一个位置点构成有向图，分配AGV的执行路线；
判断有向图是否成环，检查AGV之间是否存在死锁，将死锁的AGV记作Vi；
如果存在死锁，以退让步数和允许避让的节点数作为比较条件，选择最合适的AGV进行主动避让，将主动避让的AGV记为Vx；
按照允许避让点的定义，筛选出避让点集合P；
遍历避让点集合P，将其作为中间节点，分别规划两段路线；
主动避让的AGV优先级小于优先通行的AGV；
通过设置触发器，控制主动避让AGV的等待和唤醒。
2.根据权利要求1所述的单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：所述AGV的数目包括至少2个AGV同时工作；所述有向图是根据地图模型以单行道作为主干道来连通生产区域和货架区域；所述单行道上设置有关联工位、若干个叶节点、避让点和待命点。
3.根据权利要求2所述的单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：所述单行道上面的任何一个路径的长度能够保证两个AGV位于两端时不发生碰撞；在单行道的任何一个路径上，AGV转弯或者原地旋转时不会影响其他AGV。
4.根据权利要求3所述的单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：所述退让步数是指AGV沿着当前路线中已完成的路段列表，逆向搜索到避让点所需的步数；允许避让点是指AGV允许在此处进行避让的调度节点；如果退让步数少，则选择退让步数少的AGV进行主动避让；如果退让步数相同，则选择允许避让的节点数少的AGV。
5.根据权利要求4所述的单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：避让点的筛选条件包括满足后继节点数大于0；没有被空闲AGV占用；没有关联任何工位；不在互锁AGV的后续路线上。
6.根据权利要求5所述的单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：从Vx当前节点的直接后继节点中筛选出允许避让点；
如果避让点集合P为空，那么表明Vx无法直接进行避让，遍历Vi的未完成的路线部分，如果找到允许避让点，则将其加入到P中；
如果避让点集合P仍为空，则遍历地图中定义的待命点，将所有尚未被AGV占用的节点加入到集合P中。
7.根据权利要求6所述的单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：所述两段路线包括从Vx当前位置到避让点的路线S1和避让点到目的地节点的路线S2，如果两段路线存在，则选择S1和S2的路线成本总和最小的一个避让点。
8.根据权利要求7所述的单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：所述主动避让的AGV优先级小于优先通行的AGV包括当Vx移动至避让点时，如果其优先级更高，会立即获得原来的冲突点或者冲突路段的资源，那么会导致再次死锁，因此，Vx申请到冲突资源必须满足优先通行的AGV全部释放过冲突资源这一条件。
9.根据权利要求8所述的单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：所述设置触发器是为了保证互锁的AGV在离开冲突路段后可以快速唤醒避让的AGV，触发器的基本工作方式包括当避让的AGV到达避让点时，阻塞该AGV，待优先通行的AGV离开冲突路段时唤醒主动避让AGV。
10.根据权利要求9所述的单行道场景下基于折返避让的多AGV解锁方法，其特征在于：通过所述触发器分别判断是否允许分配冲突资源给Vx和优先通行的AGV是否释放过冲突资源。
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|---|---|---|---|---|
| CN117325185A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-01-02 | 成都越凡创新科技有限公司 | 移动机器人解死锁的方法及调度设备 |
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2023
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| CN117325185A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-01-02 | 成都越凡创新科技有限公司 | 移动机器人解死锁的方法及调度设备 |
| CN117325185B (zh) * | 2023-11-27 | 2024-04-09 | 成都越凡创新科技有限公司 | 移动机器人解死锁的方法及调度设备 |
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