【技术实现步骤摘要】
一种基于图结构的多AGV实时调度与冲突消解方法
[0001]本专利技术属于智能工厂领域，涉及AGV调度技术，具体涉及一种基于图结构的多AGV实时调度与冲突消解方法。
技术介绍
[0002]随着计算机、制造业、仓储物流和人工智能的飞速发展，现代制造业诞生了一种新型的替代传统作业的工厂，即智能工厂，也称为无人工厂或无人车间。无人工厂或无人车间，又称自动化工厂或车间，作为一个生产加工不需要人为干预的生产工厂或车间，可以自动完成物料的配送、加工和搬运等任务。因为无人工厂或车间根本不需要或者仅需要较少的人工干预，所以在长时间的工作环境下，其生产成本一定会比人工参与的生产成本要低很多。无人工厂和无人车间的出现，减少了工厂对人的依赖，大幅提高了生产效率，在加工精密零件或处理危险作业时，优势会尤为明显。AGV小车，英文全称为“Automated GuidedVehicle”，是一种集成了多种先进技术的柔性智能物流运输小车。AGV小车能够沿着指定的路径行驶，并且具有自动装卸货物的能力。在无人工厂和无人车间中，AGV小车能够搬运物料并且能够将物料运送至对应的机床进行加工，所以AGV小车是无人工厂和无人车间自动化生产的核心设备之一。
[0003]1、AGV小车路径规划
[0004]在无人工厂或无人车间中为每一辆AGV小车规划出一条无冲突且效率较高的路径，会受到无人工厂或车间具体环境的影响。在无人工厂或车间中为AGV小车规划路径的算法一般为Dijkstra算法和A*算法等。AGV小车的路径规划主要包括3个方面的问题：>[0005](1)确定从起始点到目标点之间是否存在可行的路径。
[0006](2)为AGV小车规划出来的路径必须是无阻塞、无冲突、无死锁的。
[0007](3)为AGV小车规划出来的路径应该使得整个系统的运行效率达到一个较优的效果。
[0008]激光导引技术是AGV小车发展至今的一项最重要的技术。激光导引技术主要分为两部分：AGV激光扫描器和AGV反射板。安装在AGV小车上的激光扫描器以固定的转速旋转360
°
，并且向反射板发送激光。激光扫描器根据反射板返回的激光的方向，就能探测到反射板的位置并可得到激光角度的信息。AGV车载计算机接收到以上信息并加以处理，可以计算出AGV小车的位置以及运动的方向。AGV小车在运行的过程中将自己的当前位置发送给上层控制系统，上层控制系统将AGV小车的位置和系统内置的关于该辆AGV小车的参数进行对比校正，从而引导AGV小车沿着正确的路线行驶。此外，在激光导引系统中，一定数量的反射板一般都是被有策略地安装到指定区域中，这是为了AGV在指定区域行驶时，能够从多个反射板以不同的角度反馈出当前AGV小车的位置，这样能够提高AGV小车位置的准确性。
[0009]2、多AGV调度方法
[0010]多AGV的调度问题是指以某种参数作为优化目标，根据任务和工厂具体资源，确定合理的资源分配方案，将无人车间的物料运输任务分配给各辆AGV小车，并对AGV小车进行
无碰撞运行调度，能够以一种较高的效率完成运输任务。
[0011]目前，应用和研究比较广泛的调度方法主要有基于时间窗路径规划的调度算法、基于图或栅格结构的冲突避障的调度算法和基于人工智能预测的调度算法等。
[0012]基于时间窗路径规划的调度算法是一种简单实用的调度方法，能够避免AGV小车间的冲突与等待死锁等情况。该方法规定在某个时间段中，某个路段被某辆AGV小车所独占，其它AGV小车在该时间段中不得驶入该路段中。基于时间窗的冲突类型，一般分为共点冲突类型和相向冲突类型。(1)共点冲突：如果某个时间段内，某辆AGV小车进入另一辆AGV小车所独占的位置，那么该辆AGV小车进行等待，并将路径中的时间戳加一。(2)相向冲突：如果某个时间段内，某辆AGV小车与另一辆AGV小车相向行驶且将要发生冲突，那么该辆AGV小车行驶到一个让位点，给另一辆AGV小车让路。例如，《多AGV调度方法》(专利号：201610999699.6)提出基于拓扑地图的调度方法，基于时间窗进行冲突判别和路径规划。基于时间窗的调度依赖绝对时间的计算，存在与实际运行环境的不一致，如小车故障或减速等引起的时间计算误差，因而可能导致调度失败。
[0013]基于图或栅格结构的冲突避障的调度算法根据多AGV小车运行时的不同冲突类型，分别制定出对应的冲突消解策略，避免AGV小车运行时发生冲突，提高了多AGV的运行效率。常见的冲突类型有相向冲突类型、路口冲突类型和节点占用冲突类型。比如，《一种基于动态节点检测的多AGV调度方法》(公开号：CN108364100)采用基于图的停等策略进行冲突消解，而停止等待策略并不适用于所有情况，比如在相向冲突的情况时，停止等待策略可能会造成长时间等待，甚至死锁。《一种栅格地图及基于栅格地图的多AGV调度方法》(CN109557886)采用栅格地图，提出根据空闲标记、繁忙标记和障碍标记进行路径搜索的调度方法。这种方法调度过程计算量大，且路径不是最优。
[0014]传统的冲突避障策略有重新规划路径，停止等待等方法。采取冲突避障方法时，要根据无人车间的实际环境，选择合适的冲突消解法。重新规划路径可能会降低冲突避障的效率，同时会造成一定的资源浪费；所以对于不同的冲突类型，要采取不同的避障策略。
技术实现思路
[0015]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于图结构的多AGV实时调度与冲突消解方法，能够有效地解决多AGV间的冲突，同时也能保证多AGV的调度效率，确保多AGV无碰撞且高效率运行，可完全应用于无人港口、无人车间或无人舱口物流的多AGV实时调度。
[0016]技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供一种基于图结构的多AGV实时调度与冲突消解方法，包括如下步骤：
[0017]S1：根据地图数据确定路径上的关键点，建立图结构；
[0018]S2：根据图结构建立全局调度路线；
[0019]S3：开始调度，首先读入初始化的全局调度路线，并初始化在线调度路线集R为空；
[0020]S4：根据AGV小车请求指令和全局调度路线，将最短路径P分配给空闲的AGV小车，将路径P加入到在线调度路径集R中，即R＝RυP；
[0021]S5：AGV小车根据路径P行驶，当一个AGV小车到达指定的下一个位置并请求指令，若该位置是终点并已经完成任务，则结束该任务，释放该AGV小车并回到指定位置，处于空
闲等待状态，若下一个位置不是终点，则转至步骤S6进行冲突判断；
[0022]S6：从调度路线中取出AGV小车的下一个位置，并逐个与在线调度路线集R中其它AGV小车路线的当前位置和下一个位置进行冲突判别，若与全部下一个位置点均无冲突，则将下一个位置发给该AGV小车并执行，并且转至步骤S8，若与其它AGV小车路线存在冲突，则转至步骤S7；
[0023]S7：根据冲突类型进行冲突消解，并给出下车的指令；
[0024]S8：在一个调本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图结构的多AGV实时调度与冲突消解方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：根据地图数据确定路径上的关键点，建立图结构；S2：根据图结构建立全局调度路线；S3：开始调度，首先读入初始化的全局调度路线，并初始化在线调度路线集R为空；S4：根据AGV小车请求指令和全局调度路线，将最短路径P分配给空闲的AGV小车，将路径P加入到在线调度路径集R中，即R＝RυP；S5：AGV小车根据路径P行驶，当一个AGV小车到达指定的下一个位置并请求指令，若该位置是终点并已经完成任务，则结束该任务，释放该AGV小车并回到指定位置，处于空闲等待状态，若下一个位置不是终点，则转至步骤S6进行冲突判断；S6：从调度路线中取出AGV小车的下一个位置，并逐个与在线调度路线集R中其它AGV小车路线的当前位置和下一个位置进行冲突判别，若与全部下一个位置点均无冲突，则将下一个位置发给该AGV小车并执行，并且转至步骤S8，若与其它AGV小车路线存在冲突，则转至步骤S7；S7：根据冲突类型进行冲突消解，并给出下车的指令；S8：在一个调度周期内，系统刷新在线调度路线集R，以消除已经走过的路线及路线剩余出行点，以及当前行驶到下一个位置的剩余距离；S9：重复执行步骤S5～步骤S8，直到调度结束。2.根据权利要求1所述的一种基于图结构的多AGV实时调度与冲突消解方法，其特征在于，所述步骤S6中冲突判别包括共点且不共线冲突判别和共点且共线冲突判别。3.根据权利要求2所述的一种基于图结构的多AGV实时调度与冲突消解方法，其特征在于，所述步骤S6中共点且不共线冲突判别的具体方法为：若存在共点冲突且不是共线，则需要计算各自到达下一个位置的时间，判断是否它们同时到达，计算方法是：到下一个位置点的剩余距离D除以各自小车的速...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦万峰，纪鹏飞，朱珩，曹心宇，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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