【技术实现步骤摘要】
一种分布式自主机器人交通协调机制的设计方法
本专利技术属于移动机器人领域,尤其涉及一种分布式自主机器人交通协调机制的设计方法。
技术介绍
当今社会人工成本的日益增长,人工智能领域技术的突飞猛进,在仓储物流、制造业等领域,越来越多的企业使用自动导引车代替高昂的人力成本,由于移动机器人具有自动化程度高、可靠性好、生产效率高、适应性强、成本低等优点,使其在自动化仓储领域得到广泛应用。路径规划后就意味着冲突问题的产生。所以路径规划、路径冲突探测和冲突解决是交通协调机制的最主要的问题。拥有一套优秀的调度系统可以大大提高路径规划的效率,降低企业的生产成本。我们常常使用的集中式虽然拥有统一配置平台、实现简单、算法成熟等优点,但是在大规模多智能体的情况下,集中式系统就显得比较繁琐复杂,如果出现错误整个系统就会面临瘫痪的局面。此时我们就需要使用分布式系统,分布式利用计算机网络把分布在不同地点的计算机硬件、软件、数据等信息资源联系在一起服务于一个共同的目标而实现相互通信和资源共享,就形成了管理信息系统的分布式结构。具有分布结构的系统称为分布式系统。分布式系统扩展方便,健壮性好。能够适应群智能体系统,有利于发挥用户在系统开发、维护信息资源管理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于移动机器人遇到任务时,通过如何解决路径规划、路径冲突探测和冲突解决的问题,使得最终能够规划出一条机器人无碰撞运动路径。这就是解决交通协调机制里面的重点问题。对于路径规划问题,主要解决几个子问题:当给定起点和终点的时候,需要规划出一条完整 ...
【技术保护点】
1.一种分布式自主机器人交通协调机制的设计方法,其特征在于,该方法使用分布式自主移动机器人信息交换和自主决策,实现移动机器人动态的交通协调;该方法包括以下步骤:/n步骤1、分布式自主移动机器人系统选举Master节点。/n步骤2、每个自主移动机器人根据待执行的任务自主计算最优路径。/n步骤3、每个自主移动机器人根据实时获得的其他机器人当前的状态及其规划的最优路径,预测可能的冲突类型和冲突点或冲突路径,并根据效率优先的原则以及从Master节点处获取的已被锁定的路径段信息,向Master节点申请可允许其自身继续前进的路径段,该允许路径段取值在L
【技术特征摘要】
1.一种分布式自主机器人交通协调机制的设计方法,其特征在于,该方法使用分布式自主移动机器人信息交换和自主决策,实现移动机器人动态的交通协调;该方法包括以下步骤:
步骤1、分布式自主移动机器人系统选举Master节点。
步骤2、每个自主移动机器人根据待执行的任务自主计算最优路径。
步骤3、每个自主移动机器人根据实时获得的其他机器人当前的状态及其规划的最优路径,预测可能的冲突类型和冲突点或冲突路径,并根据效率优先的原则以及从Master节点处获取的已被锁定的路径段信息,向Master节点申请可允许其自身继续前进的路径段,该允许路径段取值在Lmin和Lmax之间;
(a)冲突预测:检测离当前允许路径段终点是否存在与其他机器人的冲突点或冲突路径,并判断冲突类型,所述冲突类型包括节点冲突、赶超冲突和相向冲突的一种或多种;
(b)根据前述预测可能会发生的冲突类型和冲突点或冲突路径,允许前进路径段的自主计算规则如下:
规则一、针对节点冲突和相向冲突,根据优先级高低获取冲突点或冲突路径的优先使用权,亦即当预测到有更高优先级的机器人将会占用冲突点或冲突路径时,该机器人将主动缩短允许路径段申请,避让该冲突点或冲突路径;
规则二、针对节点冲突和相向冲突,若出现各机器人优先级相等,则预测自身和冲突机器人进入和离开冲突点或冲突路径的时间窗;然后根据离开时刻越早越能获得该冲突点或冲突路径的优先使用权;亦即当预测到有更快离开该冲突点或冲突路径的其他机器人时,该机器人将主动缩短允许路径段申请,避让该冲突点或冲突路径;
规则三、针对节点冲突和相向冲突,若机器人优先级相等并且进入和离开冲突点或冲突路径的时间窗也相等,该机器人不采取避让策略,从而确定为该冲突点或冲突路径为自身的允许前进路径段的一部分;
规则四、当预测获得的自身允许前进路径段小于Lmin时,则比较等待时间和重规划可行路径额外付出时间代价的大小;若重规划可行路径额外付出时间代价更小,则选择该重规划可行路径为自身的允许前进路段,并向所有在线机器人更新其新规划路径;否则允许前进路径段为空;
规则五、针对赶超冲突,该机器人将赶超冲突路径纳入自身的允许前进路径段的一部分,并让其自身运行在跟随模式;
步骤4、获得Master节点许可应答后,每个机器人根据可继续前进的允许路径执行,否则停止;同时,每个移动机器人每经过一个站点后,向Master节点上报释放该站点;
步骤5、Master节点更新锁定路径段信息,并同时同步给所有在线的其他机器人。
2.根据权利要求1所述的一种分布式自主机器人交通协调机制的设计方法,其特征在于,所述步骤1中,分布式自主移动机器人系统Master节点选举为动态选举,可根据机器人存活的时长或者随机数大小动态选举产生Master节点。
3.根据权利要求1所述的一种分布式自主机器人交通协调机制的设计方法,其特征在于,所述步骤2中,移动机器人根据移动机器人的起点和待执行任务的终点,使用改进的最优路径规划算法计算最优路径,具体步骤如下:
首先在移动机器人的起点开始探索周围地图中的站点即可通行点,把这些周围的站点看成候选节点,将这些候选节点到起点的代价和到终点的估计成本之和作为代价函数,将代价函数值最优...
【专利技术属性】
技术研发人员:林志赟,邱方长,杨海健,许林杰,魏璇,李立,林祖乾,
申请(专利权)人:浙江科钛机器人股份有限公司,浙江中力机械有限公司,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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