一种用于四向穿梭车的路径规划方法技术

本发明专利技术涉及一种用于四向穿梭车的路径规划方法，以四向穿梭车立体库中可四向行驶的节点为交叉节点，用于放置货物的货位为货位节点，相邻交叉节点的连线为路径段，构建四向穿梭车运行地图；以四向穿梭车当前所在交叉节点/所在路径段可达的最接近交叉节点为初始交叉节点，以目标节点所在交叉节点/货位节点绑定的路径段可达的最接近交叉节点为目标交叉节点，以四向穿梭车的运行时间为成本函数，在成本函数的约束下进行交叉节点之间的路径查找，形成四向穿梭车的规划路径。本发明专利技术提出了一种动态树形数据结构来构建地图降低路径算法计算的时间复杂度，可配置路径可行性与方向性，适用于更多的应用场景，且路径查找的算法时间复杂度低。时间复杂度低。时间复杂度低。

【技术实现步骤摘要】
一种用于四向穿梭车的路径规划方法


[0001]本专利技术属于自动化仓储设备及其控制
，具体涉及一种用于四向穿梭车的路径规划方法。

技术介绍

[0002]物流设备移动机器人是一个集环境信息感知、路径规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合智能系统。而其中的路径规划技术是机器人研究领域的关键技术之一，是机器人完成任务的安全保障，是机器人智能化程度的标志之一，同时也是人工智能与机器人学的一个重要的结合点和研究热点。
[0003]自上世纪70年代起，路径规划问题就已经受到了国内外众多机构和学者的广泛关注，尤其是80年代以来，在人工智能、计算机科学、数学和机械工程等领域内的专家学者们的共同努力下，路经规划技术的研究在理论和实践方面都有了很大的提高。
[0004]近年来，随着机器人技术越来越多的渗入到我们的生产生活中，具有自主感知决策和执行功能的智能移动机器人得到了快速的发展，随着人类在生存和工作中对机器人代为劳动的要求不断增长，自主移动式机器人研究取得了很大发展。随着机器人应用的日益广泛，及机器人作业效率问题所具有的复杂性、随机性、多约束性、多目标性等特点，如何在各种不同的环境中具体问题具体地分析，合理有效地选择路径规划方法及策略等问题已经成为机器人研究中的具有非常实际意义的课题。现有技术中，四向穿梭车在地图构建基本使用栅格化方法构建一种二位数组计算路径，这样计算路径的时间复杂度会随着地图的增加成指数增长；同时在评价路径标准为路径的距离的长短，没有考虑四向穿梭车的换向与顶升的时间，计算出的路径可能耗时不是最短；最后，现有的路径计算方法都以枚举法或迭代次数作为结束条件，这样影响算法的计算效率。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中的地图构建、成本函数定义以及最优路径计算方法的问题，本专利技术的目的是提供一种用于四向穿梭车的路径规划方法已、。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种用于四向穿梭车的路径规划方法，包括：
[0008]以四向穿梭车立体库中可四向行驶的节点为交叉节点，用于放置货物的货位为货位节点，相邻交叉节点的连线为路径段，构建四向穿梭车运行地图；
[0009]将路径段与货位节点绑定；
[0010]对各路径段预设可行驶性及可行驶方向；
[0011]以四向穿梭车当前所在交叉节点/所在路径段可达的最接近交叉节点为初始交叉节点，以目标节点所在交叉节点/货位节点绑定的路径段可达的最接近交叉节点为目标交叉节点，以四向穿梭车的运行时间为成本函数，在成本函数的约束下进行交叉节点之间的路径查找，形成四向穿梭车的规划路径。
[0012]作为一种优选的实施方式，所述路径查找过程包括：
[0013]a.建立候选路径池和可用路径池，将以初始交叉节点为起点的路径段作为初始路径存放到候选路径池中；
[0014]b.判断四向穿梭车的初始交叉节点是否和目标交叉节点相同，如果相同，则按照默认路径行驶，跳转i；否则跳转c；
[0015]c.查找初始交叉节点是否有相邻交叉节点，如果没有，跳转d，否则转e；
[0016]d.从候选路径池中移除该路径，计算候选路径池size是否为0，若size≠0，则跳转g；若size＝＝0，则判断可用路径池是否为空，如果为空，则无可用路径，跳转i；如果可用路径池不为空，则在可用路径池中寻找路径成本最小的路径作为四向车的运行路径，跳转h；
[0017]e.判断相邻交叉节点是否包含目标交叉节点，如果包含，则将生成路径存放至可用路径池中，跳转f；如果不包含，则将相邻交叉节点与候选路径池中的初始路径组成的路径作为新的初始路径，替换候选路径池中原有的初始路径，跳转g；
[0018]f.判断可用路径池size是否大于设定值，若size＞设定值则从可用路径池中选择路径成本最小的路径作为作为四向车的行驶路径，跳转h；若size≤设定值则继续遍历路径，跳转g；
[0019]g.取出候选路径池中路径成本最小的一条路径的最后一位交叉节点作为新的初始交叉节点，重复步骤b～f；
[0020]h.结束路径查找。
[0021]进一步的，还包括，将候选路径池和可用路径池中的路径按路径成本升序排序。
[0022]作为一种优选的实施方式，根据四向穿梭车立体库实际布局将路径段与货位节点绑定。
[0023]作为一种优选的实施方式，根据四向穿梭车立体库实际布局确定路径段的可行驶性及可行驶方向。
[0024]作为一种优选的实施方式，所述初始交叉节点的判断方式为：
[0025]当四向穿梭车的当前位置为路径段时，判断路径段的可行驶方向：
[0026]如果为双向行驶，则路径段两端的交叉节点为最接近交叉节点；
[0027]如果为单向行驶，则路径段方向下游节点为最接近交叉节点，即初始交叉节点。
[0028]作为一种优选的实施方式，所述目标交叉节点的判断方式为：
[0029]当目标节点为货位节点时，判断货位节点绑定的路径段的可行驶方向：
[0030]如果为双向行驶，则路径段两端的交叉节点为最接近交叉节点；
[0031]如果为单向行驶，则路径段方向下游节点为最接近交叉节点，即目标交叉节点。
[0032]作为一种优选的实施方式，所述四向穿梭车的运行时间包括四向穿梭车执行反应时间及四向穿梭车各动作的运行时间。
[0033]作为一种优选的实施方式，所述四向穿梭车各动作的运行时间包括直行动作、转弯动作、升/降动作的运行时间。
[0034]作为一种优选的实施方式，所述四向穿梭车的运行时间计算包括：
[0035]I.将每条路径切分为四向穿梭车动作，分为直行动作、换向动作、顶升动作与下降动作；
[0036]II.根据四向穿梭车实际的换向时间配置换向动作成本；
[0037]III.根据四向穿梭车实际的顶升/下降的时间配置的顶升/下降动作成本；
[0038]IV.根据PLC程序中的实际速度曲线配置四向穿梭车直线运行时间成本。
[0039]现有四向穿梭车路径规划方法中，传统的地图构建采取的是栅格化方法，将四向穿梭车运行的地图构建为一个点矩阵，并且在程序中数据结构表达形式为二维数组，影响路径算法计算的时间复杂度，因此本专利技术提出一种动态树形数据结构来构建地图降低路径算法计算的时间复杂度，可配置路径可行性与方向性，适用于更多的应用场景；传统的方法成本函数是以路径的长度为衡量标准，本专利技术提出的成本函数以四向穿梭车运行时间为成本函数，实现可配置的路径成本计算方法，寻找出的路径更符合实际的运行路径；同时本专利技术提出了一种路径算法，在计算路径算法时进行树的深度遍历，与传统的进化算法对比，本专利技术的算法时间复杂度更低。
附图说明
[0040]图1为本专利技术构建的四向穿梭车运行地图示例。
[0041]图2为本专利技术的路径规划方法的总体流程图。
[0042]图3为初始交叉节点确认方法流程图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于四向穿梭车的路径规划方法，其特征在于，包括：以四向穿梭车立体库中可四向行驶的节点为交叉节点，用于放置货物的货位为货位节点，相邻交叉节点的连线为路径段，构建四向穿梭车运行地图；将路径段与货位节点绑定；对各路径段预设可行驶性及可行驶方向；以四向穿梭车当前所在交叉节点/所在路径段可达的最接近交叉节点为初始交叉节点，以目标节点所在交叉节点/货位节点绑定的路径段可达的最接近交叉节点为目标交叉节点，以四向穿梭车的运行时间为成本函数，在成本函数的约束下进行交叉节点之间的路径查找，形成四向穿梭车的规划路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路径查找过程包括：a. 建立候选路径池和可用路径池，将以初始交叉节点为起点的路径段作为初始路径存放到候选路径池中；b. 判断四向穿梭车的初始交叉节点是否和目标交叉节点相同，如果相同，则按照默认路径行驶，跳转i；否则跳转c；c. 查找初始交叉节点是否有相邻交叉节点，如果没有，跳转d，否则转e；d. 从候选路径池中移除该路径，计算候选路径池size是否为0，若size≠0，则跳转g；若size==0，则判断可用路径池是否为空，如果为空，则无可用路径，跳转i；如果可用路径池不为空，则在可用路径池中寻找路径成本最小的路径作为四向车的运行路径，跳转h；e. 判断相邻交叉节点是否包含目标交叉节点，如果包含，则将生成路径存放至可用路径池中，跳转f；如果不包含，则将相邻交叉节点与候选路径池中的初始路径组成的路径作为新的初始路径，替换候选路径池中原有的初始路径，跳转g；f. 判断可用路径池size是否大于设定值，若size＞设定值则从可用路径池中选择路径成本最小的路径作为作为四向车的行驶路径，跳转h；若size≤设定值则继续遍历路径，跳转g；g. 取出候选路径池中路径成...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡传玉，于静楠，
申请(专利权)人：江苏智库智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：