一种基于语义化建模的多AGV调度方法技术

本发明专利技术涉及一种基于语义化建模的多AGV调度方法，对AGV运行的区域进行建模，得到AGV经过每两个线边仓的路径和最短时间；通过动态避让方法，为AGV分配任务。本发明专利技术由于本体库的引入，方法不依赖于厂房中线边仓的布局，线边仓的位置可以任意调整；根据AGV的实时位置，为AGV动态分配最优任务，适用于多AGV的情况，并且不限制AGV数量；一方面由于语义技术的融入，对厂房环境进行良好的建模，因此AGV运行的地图环境是可以改变的，大大增强了调度算法的普适性；另一方面，由于引入了AGV小车的动态时间窗调整避让机制，AGV所执行的任务是动态变化的，不再是按照固定模式的运输生产，因此从根本上达到了柔性生产的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于语义化建模的多AGV调度方法
本专利技术涉及产线制造环境中AGV的调度
，具体地说是一种基于语义化建模的多AGV调度方法。
技术介绍
随着世界经济的飞速发展，市场竞争日趋激烈，市场需求日趋多样化，越来越多的企业选择更为适合企业生存的柔性生产方式，这种生产方式在保证产品质量的前提下具备适应力强、效率高、不易被市场淘汰、自动化程度高的生产特质。同时计算机技术的迅猛发展，数控机床的普及，使得生产加工方式具有更大的灵活性，更适合中、小批量和多品种的生产加工，也为柔性生产技术的发展奠定良好的基础，所以柔性生产方式逐渐成为企业在激烈变化的大环境下实现改革和创新的重要部分。调度作为管理的核心内容和关键技术，主要用来在企业有限资源的约束下，使得最大化资源利用率，达到生产目标。所以科学制定调度方案有利于大幅度缩短产品生产周期、提高产品交货期满足率以及增大企业生产率。自动导航小车(AutomaticGuidanceVehicle，AGV)又叫无人搬运车，最早出现在20世纪的50年代，属于自动无人化驾驶的智能搬运设备，是一种移动式机器人系统，能沿着预设的路径行驶，是现代化工业中物流系统例如计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS)的关键设备之一。大部分的柔性制造系统选择AGV作为运输系统的主要部分，AGV具有柔性好、适应性强、可靠性高，并且能够实现搬运和生产功能的集成化和自动化，在运输系统中占据越来越重要的地位。越来越多的运输系统使用AGV作为运输工具，用于运输物料、工件等。在制造系统中如何实现AGV的有效调度，包括AGV的路径优化，运行时间，碰撞避免等成为了生产领域的一个重大难题。信息语义化是柔性制造的基础,是针对当今柔性制造中信息无序，数据缺乏语义和信息获取效率低等问题提出来的。在语义Web中，信息被赋予了明确的含义，使计算机能够理解和辨识Web信息，并对其自动解释，交换和处理，从而为人们提供优质的服务。语义Web使用XML定义的标签格式，采用RDF灵活地描述数据以及用OWL语言来描述网络文档中的术语的明确含义和它们之间的关系。现有AGV调度算法存在两点不足，一方面调度算法过分依赖于AGV的行进路线，当行进路线改变时，调度算法无法做出及时调整；另一方面，生产进行中时AGV接受的任务是实时在变化的，传统方法只能批量为AGV分配任务，无法根据AGV的实时位置，为AGV动态分配任务。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于语义化建模的多AGV调度方法。该方法与传统方法相比，一方面由于语义技术的融入，对厂房环境进行良好的建模，因此AGV运行的地图环境是可以改变的，大大增强了调度算法的普适性；另一方面，由于引入了AGV小车的动态时间窗调整避让机制，AGV所执行的任务是动态变化的，不再是按照固定模式的运输生产，因此从根本上达到了柔性生产的要求。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于语义化建模的多AGV调度方法，对AGV运行的区域进行建模，得到AGV经过每两个线边仓的路径和最短时间；通过动态避让方法，为AGV分配任务。所述对AGV运行的区域进行建模包括以下过程：步骤1：根据AGV运行区域内的线边仓的位置信息和AGV行进的速度建立初始二维邻接矩阵；步骤2：通过Dijkstra算法更新初始二维邻接矩阵，得到AGV经过每两个线边仓的路径和最短时间；所述初始二维邻接矩阵为：其中，An为线边仓n的位置，用(xn,yn)表示，Am为线边仓m的位置，用(xn,yn)表示，t为AGV从线边仓m到线边仓n的初始时间。通过Dijkstra算法更新后的二维邻接矩阵为：其中，An为线边仓n的位置，用(xn,yn)表示，Am为线边仓m的位置，用(xn,yn)表示，t’为AGV从线边仓m到线边仓n的最短时间，Am…An为AGV从线边仓m到线边仓n的路径。所述动态避让方法为：步骤1：从任务列表中选择执行时间最短的任务分配给当前AGV；步骤2：判断当前AGV是否为初始AGV，如果是则执行当前任务；否则执行步骤3；步骤3：将当前AGV的任务与区域内运行的AGV已执行的任务进行冲突避让。所述从任务列表中选择执行时间最短的任务包括以下过程：从列表中任意选取一个任务的执行时间赋给时间变量temp，从列表中选取下一个任务，如果该任务的执行时间小于时间变量temp，则用该任务的执行时间更新时间变量temp；否则继续选取下一个任务，直至遍历整个列表中的所有任务。所述冲突避让包括以下过程：步骤1：从区域内运行的AGV已执行的任务中选取一个任务的时间窗序列；步骤2：如果当前AGV的任务的时间窗序列与步骤1中选取任务的时间窗序列冲突，则修改当前AGV的任务的时间窗序列，并返回步骤1；否则，从区域内运行的AGV已执行的任务中选取下一个任务的时间窗序列，直至遍历区域内运行的AGV已执行的所有任务，执行步骤3；步骤3：将该任务分配给当前AGV。所述冲突为：当前AGV的任务的时间窗序列的AGV行进的路径编号等于区域内运行的AGV已执行任务的时间窗序列的AGV行进的路径编号；且经过该相同路径编号路段的时间有重合时间点。所述修改当前AGV的任务的时间窗序列为：将当前AGV的任务的时间窗序列中冲突路段的进入时间修改为选取任务的时间窗序列的冲突路段的离开时间；且将当前AGV的任务的时间窗序列中冲突路段的离开时间按照经过该冲突路段的时间顺延。所述时间窗序列为：SERIESagv-x:Tx1(path1,T1in,T1out),Tx2(path2,T2in,T2out)…Txm(pathm,Tmin,Tmout)…Txn(pathn,Tnin,Tnout)其中，Txn(pathn,Tnin,Tnout)为路段pathn的时间窗，pathn为AGV行进的路径编号，Tnin为AGV进入该路段的进入时间；Tnout为AGV离开该路段的离开时间。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术由于本体库的引入，方法不依赖于厂房中线边仓的布局，线边仓的位置可以任意调整；2.本专利技术根据AGV的实时位置，为AGV动态分配最优任务；3.本专利技术适用于多AGV的情况，并且不限制AGV数量。附图说明图1是本专利技术的动态避让方法流程图；图2是本专利技术的执行时间最短任务选择流程图；图3是本专利技术的冲突避让方法流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本申请提出了产线制造环境下普遍存在的多AGV小车的调度方法。该方法不限制小车的数量，小车为匀速运动，只优化小车的行进路线，不考虑小车的承载能力。由于产线制造环境下小车通常在线边仓取料放料，因此小车运行的路线由线边仓的位置构成，抽象成为一个点。由于方法的普适性，厂房中的其余物料控制中心与线边仓相似，均可抽象为图中的一个点，而整个厂房的布局可以抽象为一个无向图，小车在图上可以双向移动，小车的初始位置由用户设定，小车的行驶命令也就是要到达点的命令由各个图中的点发出。这些命令构成了一个任务列表，各个小车在这个任务列表中选取要执行的任务。小车初次分配任务时，扫描任务列表优先选取完成时间较短的任务执行，也就是在图中选取最短路径；同时，为了能够避免小车的碰撞，在初次任务分配后，需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于语义化建模的多AGV调度方法，其特征在于：对AGV运行的区域进行建模，得到AGV经过每两个线边仓的路径和最短时间；通过动态避让方法，为AGV分配任务。

【技术特征摘要】
1.一种基于语义化建模的多AGV调度方法，其特征在于：对AGV运行的区域进行建模，得到AGV经过每两个线边仓的路径和最短时间；通过动态避让方法，为AGV分配任务。2.根据权利要求1所述的基于语义化建模的多AGV调度方法，其特征在于：所述对AGV运行的区域进行建模包括以下过程：步骤1：根据AGV运行区域内的线边仓的位置信息和AGV行进的速度建立初始二维邻接矩阵；步骤2：通过Dijkstra算法更新初始二维邻接矩阵，得到AGV经过每两个线边仓的路径和最短时间。3.根据权利要求2所述的基于语义化建模的多AGV调度方法，其特征在于，所述初始二维邻接矩阵为：其中，An为线边仓n的位置，用(xn,yn)表示，Am为线边仓m的位置，用(xn,yn)表示，t为AGV从线边仓m到线边仓n的初始时间。4.根据权利要求2所述的基于语义化建模的多AGV调度方法，其特征在于：通过Dijkstra算法更新后的二维邻接矩阵为：其中，An为线边仓n的位置，用(xn,yn)表示，Am为线边仓m的位置，用(xn,yn)表示，t’为AGV从线边仓m到线边仓n的最短时间，Am…An为AGV从线边仓m到线边仓n的路径。5.根据权利要求1所述的基于语义化建模的多AGV调度方法，其特征在于，所述动态避让方法为：步骤1：从任务列表中选择执行时间最短的任务分配给当前AGV；步骤2：判断当前AGV是否为初始AGV，如果是则执行当前任务；否则执行步骤3；步骤3：将当前AGV的任务与区域内运行的AGV已执行的任务进行冲突避让。6.根据权利要求5所述的基于语义化建模的多AGV调度方法，其特征在于，所述从任务列表中选择执行时间最短的任务包括以下过程：从列表中任意选取一个任务的执行时间赋给时间变量temp，从列表中选取下一个任务，如果该任务的执行时间小于时间变量temp，则用该任务的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟星，王挺，曾鹏，于海斌，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21