一种基于时间窗的避障控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于时间窗的避障控制方法，步骤S1、为每个避障物设置一时间窗；步骤S2、通过协调控制代理获取所有避障物的时间窗参数；步骤S3、然后进行比较分析：对所有的避障物两两间执行交互计算，若目标避障物与其他避障物的时间窗存在交互情况，则先判断优先级：若目标避障物优先级高，则保持原始速度继续行驶；若目标避障物优先级比其他避障物优先级低，则降低目标避障物的行驶速度；步骤S4、将计算的结果作用于所服务的避障物执行器，以控制避障物行驶速度，避免避障物发生碰撞，从而达到避障的目的。本发明专利技术对目标避障物与其他避障物的时间窗参数进行比较，得出交互情况，来控制各自的运行速度，从而避免碰撞的可能。

An obstacle avoidance control method based on time window

The invention provides an obstacle avoidance control method based on the time window for each step S1, avoid the obstacles set a time window; step S2, through the coordination control agent gets all the time of obstacle avoidance window parameters; step S3, and makes a comparative analysis on the 22: avoid the barrier between all implementation of interactive computing, if the goal of avoiding obstacles and other obstacle avoidance the time window are interactive, first determine the priority: if the target object is high priority obstacle avoidance, to maintain the original speed to continue driving; if the target avoid obstacle avoidance objects other than priority low priority, reduce the goal of avoiding obstacles speed; step S4 the calculation results in service to avoid the barrier to control the actuator, avoid obstacle speed to avoid collision avoidance objects, so as to achieve the purpose of obstacle avoidance. The invention compares the time window parameters between the target obstacle avoidance and other obstacle avoidance, and obtains the interaction situation to control their running speed, so as to avoid the possibility of collision.

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间窗的避障控制方法
本专利技术涉及工业控制
，特别涉及一种避障控制方法，可应用于AGV小车的控制领域。
技术介绍
科学技术的发展日新月异，AGVs在现代货物搬运中得到了越来越广泛的使用。其自动化程度高，能够满足柔性制造系统和立体仓库的要求。其中AGVs是指自动导引车系统，由管理计算机、数据传递子系统、若干辆沿导引路径行驶的自动导引小车(即AGV小车)、地面子系统组等组成，用于及时有效的分派自动导引小车到某位置完成指定动作，而且具有监控管理的系统。AGVs在现代科技中具有无可比拟的优势，合理和有效解决系统中的路径冲突问题是高效利用AGVs的关键。但是在AGVs中，由于多个AGV小车的共同运行，很可能导致碰撞冲突，所以合理解决此问题显得尤为关键。本专利技术方法就是基于现有AGVs的不足，提出了一种基于时间窗的避障方法，相比于只包含车辆载重约束的基本车辆路径问题，带时间窗的车辆路径问题更好地反应实际应用情况，然而由于车辆路径问题本身就是一大难题，而带时间窗问题是在此基础上又增加了时间窗约束，从而使问题的求解更加困难，因此对时间窗问题的模型和求解算法研究一直是车辆路径规划研究的重点和难点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种基于时间窗的避障控制方法，通过将目标避障物与其他避障物的时间窗参数进行比较计算，得出目标避障物与其他避障物之间的交互情况，来控制目标避障物或其他避障物的运行速度，避免目标避障物与其他避障物发生碰撞的可能。本专利技术是这样实现的：一种基于时间窗的避障控制方法，包括：步骤S1、为每个避障物设置一时间窗，所述时间窗的尺寸参数如下：长X＝Sy+1/2L+1/2(L*Sinθ+A*Cosθ)，宽Y＝Sx+1/2L+1/2(L*Cosθ+A*Sinθ)，其中Sx：避障物沿X轴方向匀减速运动的位移；Sy：避障物沿Y轴方向匀减速运动的位移；L：避障物本身长度；A：避障物宽度；θ：避障物轴线与水平方向的夹角；步骤S2、通过协调控制代理获取所有避障物的时间窗参数；步骤S3、然后进行比较分析：对所有的避障物两两间执行交互计算，若目标避障物与其他避障物的时间窗存在交互情况，则先判断优先级：若目标避障物优先级高，则保持原始速度继续行驶；若目标避障物优先级比其他避障物优先级低，则降低目标避障物的行驶速度；步骤S4、将计算的结果作用于所服务的避障物执行器，以控制避障物行驶速度，避免避障物发生碰撞，从而达到避障的目的。其中，该方法应用于AGV小车的避障，则所述避障物为AGV小车。本专利技术具有如下优点：本专利技术方法通过将目标避障物与其他避障物的时间窗参数进行比较计算，得出目标避障物与其他避障物之间的交互情况，来控制目标避障物或其他避障物的运行速度，避免目标避障物与其他避障物发生碰撞的可能，特别适用于AGV小车的避障，可以有效解决系统中存在的路径冲突问题，提高AGV的利用效率，改善AGVs的性能。附图说明下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术方法的执行流程示意图。图2为本专利技术时间窗的结构示意图。图3为本专利技术目标避障物为水平运动时的时间窗的结构示意图。图4为本专利技术目标避障物为垂直运动时的时间窗的结构示意图。图5为本专利技术目标避障物为转弯运动时的时间窗的结构示意图。图6为本专利技术方法用于AGV避障的执行流程示意图。具体实施方式请参阅图1所示，本专利技术的基于时间窗的避障控制方法，包括：步骤S1、为每个避障物设置一时间窗，所述时间窗的尺寸参数如下：长X＝Sy+1/2L+1/2(L*Sinθ+A*Cosθ)，宽Y＝Sx+1/2L+1/2(L*Cosθ+A*Sinθ)，其中Sx：避障物沿X轴方向匀减速运动的位移；Sy：避障物沿Y轴方向匀减速运动的位移；L：避障物本身长度；A：避障物宽度；θ：避障物轴线与水平方向的夹角；步骤S2、通过协调控制代理获取所有避障物的时间窗参数；步骤S3、然后进行比较分析：对所有的避障物两两间执行交互计算，若目标避障物与其他避障物的时间窗存在交互情况，则先判断优先级：若目标避障物优先级高，则保持原始速度继续行驶；若目标避障物优先级比其他避障物优先级低，则降低目标避障物的行驶速度；步骤S4、将计算的结果作用于所服务的避障物执行器，以控制避障物行驶速度，避免避障物发生碰撞，从而达到避障的目的。现以AGV小车的避障为例，对本专利技术作详细的阐述：1、首先，详细阐述AGV时间窗的原理：AGV时间窗的形成基于运动学的原理，时间窗区域的大小由AGV小车实时速度和AGV小车车长共同决定，其中时间窗区域动态组成部分如公式(1)所示，即AGV小车以当前速度做匀减速运动产生的位移即为时间窗区域动态组成的部分。时间窗区域的AGV小车车长为静态组成部分，作为两辆车需要保持的最小安全距离，不论AGV小车处于运动状态还是静止状态，都能保持与其他AGV小车至少一个车长的距离。S＝V2/2a(1)注：S表示时间窗区域动态组成部分的长度，V表示AGV小车的实时速度，α表示AGV小车的额定加速度。2、其次，详细阐述AGV避障控制理论：每个AGV小车均配置一个避障控制代理，避障控制代理的输入为各AGV的时间窗参数(AGV的时间窗区域是一个矩形，矩形的两个对角点坐标即可确定刚矩形的大小。如图2所示，输入A和C点的坐标参数或者B和D点的坐标参数其中的一组的坐标参数即可确定AGV时间窗大小)，以要保护的AGV小车为主体对象，通过与其他AGV小车的时间窗参数进行比较计算，得出保护AGV小车与其他AGV小车的交互情况。若保护AGV小车与其他AGV小车出现冲突情况，避障代理将控制保护AGV小车的运行速度，避免与其他AGV小车发生碰撞的可能。3、最后，详细阐述本专利技术的AGV避障控制方法的实现步骤：AGV时间窗的形成主要取决于AGV小车的实时速度。其中AGV小车的实时速度为矢量，包含速度大小和速度方向两个因素，共同决定AGV时间窗区域的大小，可将AGV小车的实时速度延X轴方向和Y轴方向分解，在这两个方向上计算AGV时间窗大小。以图3、图4、图5所示的三个情况为例。图3为AGV小车水平运动的情况，AGV小车实时速度延X轴方向和Y轴方向分解后只有X轴方向有速度大小，此时AGV时间窗的大小由X轴方向速度大小和AGV小车车长共同决定，时间窗长X＝Sx+L，宽Y＝A。图4为AGV小车垂直运动的情况，AGV小车实时速度延X轴方向和Y轴方向分解后只有Y轴方向有速度大小，此时AGV时间窗的大小由Y轴方向速度大小和AGV小车车长共同决定，时间窗长X＝A，宽Y＝Sy+L。图5为AGV小车转弯运动时任一时刻的位置情况，AGV小车实时速度为转弯运动时任一时刻的切线速度，将该速度延X轴方向和Y轴方向进行分解，此时时间窗的参数为：长X＝Sy+1/2L+1/2(L*Sinθ+A*Cosθ)，宽Y＝Sx+1/2L+1/2(L*Cosθ+A*Sinθ)。其中Sx：X轴方向匀减速位移；Sy：Y轴方向匀减速位移；L：AGV小车车长；A：AGV小车车宽；θ：AGV小车车身与水平方向夹角。结合图6所示，AGV小车避障流程：1、AGV协调控制代理通过AGV导航中心获取所有AGV小车的时间窗参数；2、然后进行比较分析：对所有的AGV小车两两间执行交互计算，若目标AGV小车与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时间窗的避障控制方法，其特征在于：包括：步骤S1、为每个避障物设置一时间窗，所述时间窗的尺寸参数如下：长X＝Sy+1/2L+1/2(L*Sinθ+A*Cosθ)，宽Y＝Sx+1/2L+1/2(L*Cosθ+A*Sinθ)，其中Sx：避障物沿X轴方向匀减速运动的位移；Sy：避障物沿Y轴方向匀减速运动的位移；L：避障物本身长度；A：避障物宽度；θ：避障物轴线与水平方向的夹角；步骤S2、通过协调控制代理获取所有避障物的时间窗参数；步骤S3、然后进行比较分析：对所有的避障物两两间执行交互计算，若目标避障物与其他避障物的时间窗存在交互情况，则先判断优先级：若目标避障物优先级高，则保持原始速度继续行驶；若目标避障物优先级比其他避障物优先级低，则降低目标避障物的行驶速度；步骤S4、将计算的结果作用于所服务的避障物执行器，以控制避障物行驶速度，避免避障物发生碰撞，从而达到避障的目的。

【技术特征摘要】
1.一种基于时间窗的避障控制方法，其特征在于：包括：步骤S1、为每个避障物设置一时间窗，所述时间窗的尺寸参数如下：长X＝Sy+1/2L+1/2(L*Sinθ+A*Cosθ)，宽Y＝Sx+1/2L+1/2(L*Cosθ+A*Sinθ)，其中Sx：避障物沿X轴方向匀减速运动的位移；Sy：避障物沿Y轴方向匀减速运动的位移；L：避障物本身长度；A：避障物宽度；θ：避障物轴线与水平方向的夹角；步骤S2、通过协调控制代理获取所有避障物的时间窗参数；步骤S3、然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑松，张望，林东东，吴晓林，柯伟林，王亮亮，江乾贵，胡耀鹏，
申请(专利权)人：爱普福建科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35