【技术实现步骤摘要】
一种考虑电量约束的多AGV调度与协同路径规划方法和装置
[0001]本专利技术涉及路径规划
，尤其涉及一种考虑电量约束的多AGV调度与协同路径规划方法和装置。
技术介绍
[0002]自动导引小车(Auto Guide Vehicle，AGV)作为智能仓储中的运动单元，是物流运输环节的核心部件，凭借其高效、安全、高度自动化等性能，通过一定数量的AGV协作，可完全代替仓储环节的人工搬运，有效改善传统仓库中人工搬运作业模式效率低下、人力成本高等问题，因此，多AGV系统已逐渐发展为当下智能仓储领域研究的一个热点。现有仓储环境中使用的AGV主要采用电能方式驱动运行，受自重、货物重量、行驶速度等影响，AGV运行过程中产生电量消耗并具有充电需求，直接影响到系统运行状况和效率，因此，在对多AGV系统的研究中，AGV电量约束是一类不可忽视的重要因素。
[0003]以前仓储环境中AGV数量较少情况下，研究人员偏向通过优化AGV路径以提升系统运作效率，但是随着智能仓储中AGV数量的增加，对单个功能的优化已经很难满足多AGV系统的实际需求，需对调度和规划展开协同研究，以提高多AGV系统的整体协作效率。
[0004]当前对多AGV系统的调度和路径规划协同研究可分为两类，分别是离线环境协同研究和在线环境协同研究。离线环境中多采用集中策略，利用中央控制系统为所有AGV确定调度方案和路径，各AGV按照系统给定的方案执行任务，不具备独立调整能力，但随着系统规模的增加，不仅系统灵活性差，还会造成系统运行时间的指数级增长，难以满足A...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑电量约束的多AGV调度与协同路径规划方法，其特征在于，包括：获取在当前时间t
s
处的待运送的货物集合以及停泊区的空闲AGV集合，同时更新所述停泊区和充电区中的AGV电量；基于所述待运送的货物集合中的货物数量设置多个虚拟AGV，使得所述多个虚拟AGV与所述待运送的货物集合中的货物相匹配；调用AGV协同路径规划算法以为所述虚拟AGV规划路径；以及获取所述多个虚拟AGV中的每个的电量消耗数据，调用基于电量需求优先规则的多AGV调度算法，以为所述多个虚拟AGV匹配真实AGV。2.根据权利要求1所述的考虑电量约束的多AGV调度与协同路径规划方法，其特征在于，基于所述待运送的货物集合中的货物数量设置多个虚拟AGV，使得所述多个虚拟AGV与所述待运送的货物集合中的货物相匹配包括：判断在当前时间t
s
处的待运送的货物集合中是否存在货物且空闲AGV集合中是否存在空闲AGV，同时更新停泊区和充电区中的AGV电量，其中，当存在货物且存在空闲AGV时，直接获得待运送的货物task[m]并设置虚拟AGV；当不存在货物但存在空闲AGV时，更新所述当前时间t
s
＝t
s
+Δt，然后根据更新后的当前时间判断系统运行是否结束；当存在货物但不存在空闲AGV时，调用基于电量阈值的AGV判别方法以从充电区中获取电量充足的AGV并添加至所述空闲AGV集合中，然后判断所述空闲AGV集合中是否存在空闲AGV，其中，当存在空闲AGV时获得待运送的货物task[m]并设置虚拟AGV，然后调转至调用AGV协同路径规划算法的步骤，否则调用基于AGV电量的时长判别方法获取系统更新时长Δt以更新所述当前时间t
s
＝t
s
+Δt，然后根据更新后的当前时间判断系统运行是否结束。3.根据权利要求2所述的考虑电量约束的多AGV调度与协同路径规划方法，其特征在于，根据更新后的当前时间判断系统运行是否结束包括：判断所述当前时间t
s
是否大于等于所述结束时间t
e
，其中，若所述当前时间t
s
大于等于所述结束时间t
e
，生成系统运行时间内的所有AGV的运行路径集合；否则更新所述当前时间t
s
并更新充电区中正在充电的AGV的电量值返回至获取在当前时间t
s
处的待运送的货物集合以及停泊区的空闲AGV集合的步骤。4.根据权利要求2所述的考虑电量约束的多AGV调度与协同路径规划方法，其特征在于，在获取在当前时间t
s
处的待运送的货物集合以及停泊区的空闲AGV集合之前还包括：对仓储环境进行建模，以通过以下模型自动生成面向所述仓储环境的多AGV系统的栅格地图：2x
i
+y
p
＝W，Rx
j
+y
q
＝H，其中，y
p
＞x
i
，0＜i＜W
‑
2，p∪[0,w
‑
1]，y
q
＞x
j
，0＜j＜H
‑
R，q∪[0,H
‑
1]，H表示栅格地图长度；W表示栅格地图宽度；R表示横向单排货架数量；x
i
表示第i个竖排货架；x
j
表示第j个横排货架；y
p
表示第p个竖排过道；y
q
表示第q个横排过道，所述仓储环境包括货物缓存区、停泊区、货架、通道以及充电区，其中，所述栅格地图中的货物缓存区是对到达货物进行缓存的区域，AGV在所述货物缓存区中取到货物后送至指
定的货架位置处；所述栅格地图中的停泊区是AGV的集中停泊区域，停泊在所述停泊区中的AGV接收系统的调度任务，从所述停泊区行驶至所述货物缓存区；所述栅格地图中的货架是存放货物的双排多层堆垛架，在AGV到达指定货架位置时，货架上的提升系统将货物送至货架指定层的位置处；所述栅格地图中的通道包括运行通道和退出通道，其中，所述运行通道供AGV在上、下、左、右四个方向上行驶，所述退出通道设置在所述栅格地图侧边，用于使运送完货物的AGV退出；以及所述栅格地图中的充电区是具有一定AGV缓存容量并供AGV自动充电的区域。5.根据权利要求3所述的考虑电量约束的多AGV调度与协同路径规划方法，其特征在于，所述基于电量阈值的AGV判别方法包括：设置AGV的充电下限值E
l,complete
，获取当前时间t
s
处的充电区的充电AGV集合agv_charge_list；判断所述充电AGV集合agv_charge_list中是否存在AGV，其中，当所述充电AGV集合agv_charge_list中不存在AGV时，结束搜索；当所述充电AGV集合agv_charge_list中存在AGV时，继续判断所述充电AGV集合agv_charge_list中是否存在电量已达所述充电下限值的AGV，其中，当存在电量已达所述充电下限值的AGV时，将所述电量已达所述充电下限值的AGV置于所述空闲AGV集合agv_idle_list中，否则结束搜索。6.根据权利要求5所述的考虑电量约束的多AGV调度与协同路径规划方法，其特征在于，所述基于AGV电量的时长判别方法包括：设置系统更新时长Δt，获取当前时间t
s
处充电区的充电AGV集合agv_charge_list；对所述充电AGV集合agv_charge_list中AGV按电量值进行排序，获取电量值最大的AGV；通过以下公式计算所述电量值最大的AGV距离所述充电下限值的剩余待充电量：R
max
＝E
l,complete
‑
E
max
；利用以下电量
‑
时间转换公式将所述剩余待充电量转换为待充电时长T
R
：T
R
＝R
max
/E
coff
其中，T
R
表示待充电时长，R
max
表示剩余待充电量，E
coff
表示充电系数；判断所述待充电时长T
R
是否大于所述系统更新时长Δt，其中，当所述待充电时长T
R
大于所述系统更新时长Δt时，充电区中所有AGV仍需充电较长时间，获取所述系统更新时长Δt；当所述待充电时长T
R
小于所述系统更新时长Δt时，将有充电快结束的AGV供系统调用，输出所述待充电时长T
R
作为所述系统更新时长Δt。7.根据权利要求3所述的考虑电量约束的多AGV调度与协同路径规划方法，其特征在于，所述AGV协同路径规划算法包括：定义并初始化用于存储虚拟AGV agv[n]'已搜寻到的路径节点集合path_list、待处理节点集合open_list、处理完成的节点集合close_list、全局信息预约表集合reserve_table以及用于扩展的中心节点cnode，定义AGV单个节点间运行时长为t
p
；将待运送的货物task[m]的初始节点(x
m,0
,y
m,0
)放入待处理节点集合open_list中，并将所述初始节点(x
m,0
,y
m,0
)放入所述处理完成的节点集合close_list中，同时删除所述待
处理节点集合open_list中的所述初始节点(x
m,0
,y
m,0
)，设置中心节点cnode＝(x
m,0
,y
m,0
)；判断所述当前时间t
s
处的所述全局信息预约表集合reserve_table中是否存在预约表reserve_table[t
s
]；当不存在所述预约表reserve_table[t
s
]时，重新创建预约表reserve_table[t
s
]，在所述中心节点cnode处添加所述虚拟AGV agv[n]'，将所述中心节点cnode放入所述已搜寻到的路径节点集合path_list中；当存在所述预约表reserve_table[t
s
]时，判断所述预约表reserve_table[t
s
]的中心节点cn...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，许绍云，郝悦星，胡子骏，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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