一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法，各分布式机器人先不考虑与其他机器人冲突自主计算出行驶路径，之后在执行的过程中根据局部环境信息来调整各自的行驶路径。主要的解决冲突策略为双重优先级退避策略，第一阶段为静态阶段，其中为每个机器人分配了静态优先级退避时间，当机器人在通信控制区域的无线信号增强，此时触发第一层优先级退避算法，但当机器人由于第一层的退避时间过长，且接收信号强度值在通信稳定的情况下并未改变，会造成大量时间的浪费。为了改善这种情况，启动第二层优先级退避算法，各机器人第二层退避时间由第一层退避时间而定，减少了路口等待时间，提高仓储移动机器人效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法
本专利技术涉及移动机器人
，特别是一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法。
技术介绍
基于无线信号强度变化的分布式多移动机器人路径规划的条件是：(1)机器人的行驶道路宽度只能容纳一个机器人；(2)机器人的行驶车道为单向车道，所有机器人都以相同的速度运动；(3)机器人路径冲突所指的是在两条行驶道路的交叉口即十字路口所形成的路径冲突。随着科技的迅猛发展，工业自动化程度也相应提高。并且单机器人系统远远无法满足目前的需求，因此多机器人系统的研究变得非常重要。相比较单机器人而言，多移动机器人系统在时间、空间、信息、资源和整体功能上显现出分布性的优点。随着应用不断扩大，机器人工作环境复杂度和任务的加重，对其要求不再局限于单机器人，而是要求在动态环境中实现多规划体的合作与单规划体路径规划的统一，所以多机器人路径规划已成为新的研究热点。但在多机器人系统路径规划中会出现的一个关键问题就是路径冲突，也就是在同一时间，多台机器人共享同一工作空间问题。一般解决路径冲突有两种思路：集中式路径冲突解决方法和分布式路径冲突解决方法。集中式的路径规划是指将多移动机器人系统视作一个有多自由度的单机器人，不同机器人代表不同的自由度，由一个集中控制中心利用搜索方法，在整个构型空间中进行搜索，计算出所有机器人的可行路径，从而解决路径冲突。集中式路径冲突解决方法的优点在于它是完备的，缺点在于其实时性差、容错性差、对环境的适应能力差，搜索空间的大小会随着机器人数量的增加呈指数增长，且对于机器人数量较多的系统，容易产生无可行解。分布式路径冲突解决方法是先单独计算出每台移动机器人路径，使得各个移动机器人都能得到一条无静态碰撞的路径，之后在执行的过程中根据局部环境信息来调整各自的行驶路径，以此来达到解决各机器人之间路径冲突的目的。分布式路径冲突解决方法的优点在于计算速度非常快，具有较高的实时性、扩展性与容错性，因此逐渐成为了主流的冲突解决方法。根据国内外的现有研究成果，分布式路径冲突解决方法多种多样，但低成本、高性能分布式路径冲突解决方法却少之又少。无线通信技术就是其中之一，移动机器人通过搭载的无线信号接收/发射器来测定无线信号接收强度的变化以此来达到路径冲突消解的目的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法，本方法在现有栅格划分方法的基础之上，划分出通信控制区域。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法，包括以下步骤：步骤1、各机器人建立初始化栅格地图，各机器人上均设有无线信号接收/发射机，制定无线信号接收/发射周期T，在栅格地图中标记通信控制区域；步骤2、调度中心将栅格地图和任务分配信息下发给各个机器人，任务分配信息包括起始点和目标点；步骤3、各机器人根据所获得的栅格地图及任务分配信息，利用路径搜索方法获得当前路径；步骤4、机器人执行任务时，保证同一车道上的每个机器人之间的距离是大于或等于预设的距离阈值；若机器人未到达通信控制区域，则机器人按照当前路径行驶，若到达通信控制区域则进入步骤5；步骤5、设第i号机器人在时刻t0进入通信控制区域，记录t0到t0+2T时间内，第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度增加的总次数count1；其中，每经过1个T时，当第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度与上一次接收到的无线信号强度相比是增加的，则记录一次无线信号强度增加的次数；若count1＝2，第i号机器人进入步骤6；若count1＝0或count1＝1，则第i号机器人继续行驶，进入步骤9；步骤6、第i号机器人等待Tfi，第i号机器人的第一层优先级退避时间Tfi＝2(i-1)T，i＝1，2，3……n，n为机器人编号；记录t0+2T到t0+4T时间内，第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度不变的总次数count2；其中，每经过1个T时，当第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度与上一次接收到的无线信号强度相比是不变的，则记录一次无线信号强度不变的次数；当Tfi到达并且没有到达t0+4T时间，第i号机器人行驶，进入步骤9；当到达t0+4T时，若count2＝2，第i号机器人停止行驶，进入步骤7；若此时count2＝0或count2＝1，第i号机器人继续行驶，进入步骤9；步骤7、第i号机器人等待Tsi，第i号机器人的第2层优先级退避时间Tsi＝(i-1)T，i＝1，2，3……n；进入步骤8；步骤8、令当前时刻为tc，记录tc到tc+2T时间内，第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度不变的总次数count3；其中，每经过1个T时，当第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度与上一次接收到的无线信号强度相比是不变的，则记录一次无线信号强度不变的次数；当Tsi到达并且没有到达tc+2T时间，第i号机器人行驶，进入步骤9；当到达tc+2T时，若count3＝2，第i号机器人继续原地等待，再次进入步骤7；若此时count2＝0或count2＝1，第i号机器人继续行驶，进入步骤9；步骤9、第i号机器人行驶，直至驶出这一通信控制区域。作为本专利技术所述的一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法进一步优化方案，标记通信控制区域是指：规定各道路为单向道路，由此交叉栅格形成十字路口，以交叉栅格为中心向四方向各扩展两个栅格来标记以此形成通信控制区域，只有在通信控制区域内的机器人才能够进行通信。作为本专利技术所述的一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法进一步优化方案，各机器人建立初始化栅格地图，具体如下：(1)将机器人工作区间栅格化，将机器人工作区间划分为机器人行走栅格和障碍物栅格，每个栅格为正方形且栅格长度依据无线信号传输周期和机器人工作速度及机器人长度而定；l＝T*v，其中lrobot为机器人长度，T为无线信号接收/发射周期，v为机器人行驶速度，l为一个栅格的长度；(2)规定每条行驶道路的方向；(3)标记交叉栅格；(4)建立通信控制区域：根据标记的交叉栅格，向四方向各扩展两个栅格形成通信控制区域；(5)将具有行驶方向通信控制区域的栅格地图下发给各机器人。作为本专利技术所述的一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法进一步优化方案，预设的距离阈值为5个栅格长度。作为本专利技术所述的一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法进一步优化方案，每个机器人搭载一对无线信号接收/发射机，当进入通信控制区域时开始工作，并且每个机器人的无线信号接收机只能够接收来自同一控制区域内的其他机器人无线信号发射机所发送的信号。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、各机器人建立初始化栅格地图，各机器人上均设有无线信号接收/发射机，制定无线信号接收/发射周期T，在栅格地图中标记通信控制区域；/n步骤2、调度中心将栅格地图和任务分配信息下发给各个机器人，任务分配信息包括起始点和目标点；/n步骤3、各机器人根据所获得的栅格地图及任务分配信息，利用路径搜索方法获得当前路径；/n步骤4、机器人执行任务时，保证同一车道上的每个机器人之间的距离是大于或等于预设的距离阈值；/n若机器人未到达通信控制区域，则机器人按照当前路径行驶，若到达通信控制区域则进入步骤5；/n步骤5、设第i号机器人在时刻t

【技术特征摘要】
1.一种基于无线信号强度变化的多机器人路径冲突解决方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、各机器人建立初始化栅格地图，各机器人上均设有无线信号接收/发射机，制定无线信号接收/发射周期T，在栅格地图中标记通信控制区域；
步骤2、调度中心将栅格地图和任务分配信息下发给各个机器人，任务分配信息包括起始点和目标点；
步骤3、各机器人根据所获得的栅格地图及任务分配信息，利用路径搜索方法获得当前路径；
步骤4、机器人执行任务时，保证同一车道上的每个机器人之间的距离是大于或等于预设的距离阈值；
若机器人未到达通信控制区域，则机器人按照当前路径行驶，若到达通信控制区域则进入步骤5；
步骤5、设第i号机器人在时刻t0进入通信控制区域，记录t0到t0+2T时间内，第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度增加的总次数count1；其中，每经过1个T时，当第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度与上一次接收到的无线信号强度相比是增加的，则记录一次无线信号强度增加的次数；
若count1＝2，第i号机器人进入步骤6；若count1＝0或count1＝1，则第i号机器人继续行驶，进入步骤9；
步骤6、第i号机器人等待Tfi，第i号机器人的第一层优先级退避时间Tfi＝2(i-1)T，i＝1，2，3......n，n为机器人编号；
记录t0+2T到t0+4T时间内，第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度不变的总次数count2；其中，每经过1个T时，当第i号机器人的无线信号接收/发射机接收到的无线信号强度与上一次接收到的无线信号强度相比是不变的，则记录一次无线信号强度不变的次数；
当Tfi到达并且没有到达t0+4T时间，第i号机器人行驶，进入步骤9；
当到达t0+4T时，若count2＝2，第i号机器人停止行驶，进入步骤7；若此时count2＝0或count2＝1，第i号机器人继续行驶，进入步骤9；
步骤7、第i号机器人等待Tsi，第i号机器人的第2层优先级退避时间Tsi＝(i-1)T，i＝1，2，3......n；进入步骤8；
步骤8、令当前时刻为tc，记录tc到tc+2T时间内，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍楠，樊娜，左加阔，胡晗，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32