一种路径规划及管制方法技术

本发明专利技术公开了一种路径规划及管制方法，首先找出以初始点为起点的所有路段，并且验算每条路段的空闲时间窗，从OPEN列表中找到代价最小的节点N

【技术实现步骤摘要】
一种路径规划及管制方法


[0001]本专利技术涉及移动机器人领域，特别涉及一种路径规划及管制方法。

技术介绍

[0002]在多辆移动机器人行驶过程中，为确保小车不会相撞，首先会对车辆行驶的路径进行规划，现阶段经常使用的方法为交通管制方法，交通管制基本原则是小车如果要驶入下一路段，那么下一路段的所有关联站点和所有关联路段不能被其他小车占用。现阶段主要采用A*路径规划方法，但在很多实际应用过程中，仍会出现路径死锁、车辆碰撞等现象。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是：提供一种路径规划及管制方法，在路径规划算法中添加时间窗原理，防止机器人在行驶过程中与其他机器人发生路径冲突。
[0004]本专利技术的技术方案是：
[0005]一种路径规划及管制方法，包括步骤：
[0006]S1、初始化：找出以初始点为起点的所有路段，并且验算每条路段的空闲时间窗，将时间窗T
star
＝0,的路段放入OPEN列表，其中path.lenth 为路段长度，v表示机器人行走的速度；
[0007]S2、从OPEN列表中找到代价最小的节点N
last
，代价包括到达时间、是否有空闲时间窗；将节点N
last
从OPEN列表中移除，加入到CLOSE列表中，并占用节点N
last
的空闲时间窗；
[0008]S3、找到节点N
last
的所有不发生冲突的子节点列表，从列表中选择一个子节点N
next/>，若子节点N
next
的路段终点为目标点，跳到步骤S6；否则，继续下一步；若子节点列表为空，跳到步骤S2；
[0009]S4、判断子节点N
next
是否已在OPEN列表中，若不在，继续下一步；若在，再比较子节点N
next
的代价是否比原有的要小，若是，移除原有的节点，继续下一步，若不是，返回步骤S3；
[0010]S5、将子节点N
next
添加至OPEN列表中，返回步骤S2；
[0011]S6、路径规划成功，并为终点添加一个安全时间窗。
[0012]优选的，如果机器人的终点为一个窄巷道，对终点进行反向预约路径：
[0013]首先获取小车生成路径的终点所生成的节点，获取该节点对应的反向预约路径，预约到巷道出口点；
[0014]再以小车终点所在的时间窗结束时间为起始时间，依次为预约路径添加时间窗。
[0015]优选的，子节点列表找寻方法包括：
[0016](1)通过地图，找到所有以当前机器人站点为起点的所有子路段列表，从中选择一条路段P_next执行以下操作；
[0017](2)判断P_next路段的终点是否与路径的起始点和目标点的区域类型相同，若不同，返回第(1)步，若相同，继续下一步；
[0018](3)从P_next路段的空闲时间窗中选择一个时间窗TW进行以下操作， TW＝[a,b]，若已选择完毕，跳到第(1)步；
[0019](4)判断空闲时间窗TW的开始时间a是否小于机器人到达路段P_next 起始节点的时间c，如果小于，继续第(5)步；如果不小于，跳转第(6)步；
[0020](5)判断时间窗TW_1是否被时间窗TW包含：如果包含，即机器人通过P_next不被其他机器人干扰，进行第(9)步；如果不包含，即机器人通过 P_next会被其他机器人干扰，则返回第(3)步；
[0021]时间窗TW_1＝[c,d]，TW_1的起始时间c为机器人到达路段P_next起始节点的时间，时间长度d
‑
c为机器人通过P_next路段的时间，其中机器人通过 P_next路段的时间＝P_next路段的长度/机器人行驶的速度；
[0022](6)判断时间窗TW_2是否能被TW包含，若是，即机器人在等待一段时间后，通过路段P_next，不被其他机器人干扰；若不是，即机器人在等待一段时间后，仍然无法通过路段P_next，会被其他机器人干扰，返回第(3)步；
[0023]时间窗TW_2＝[a,a+d
‑
c],时间窗TW_2的起始时间为空闲时间窗TW的起始时间a，时间长度为机器人通过P_next路段的时间，即d
‑
c，其中机器人通过P_next路段的时间＝P_next路段的长度/机器人行驶的速度；
[0024](7)判断时间窗TW_3是否被机器人停靠的站点的空闲时间窗N_TW包含，若是，即机器人在站点等待时，不会与其他机器人发生干扰，进行下一步；若不是，即机器人在站点等待时，会与其他机器人发生干扰，返回第(3)步；
[0025]时间窗TW_3＝[c,a]，即机器人在站点等待的时间窗，时间窗TW_3的起始时间为机器人到达路段P_next起始节点的时间，时间窗TW_3的结束时间为空闲时间窗TW的起始时间；
[0026](8)以(P_next,TW_2)生成节点Node_next,将Node_next添加至节点列表；
[0027](9)以(P_next,TW_1)生成节点Node_next,将Node_next添加至节点列表；
[0028](10)返回节点列表。
[0029]步骤(6)中，机器人到达P_next路段起始节点时，P_next路段还有其他机器人通过，等待一段时间，其他机器人行驶过后，该机器人再行走。
[0030]本专利技术的优点是：
[0031]本专利技术的路径规划及管制方法，在路径规划算法中添加时间窗原理，防止机器人在行驶过程中与其他机器人发生路径冲突，如果机器人的终点为一个窄巷道，还对终点进行反向预约路径，获取小车生成路径的终点所生成的节点，获取该节点对应的反向预约路径，预约到巷道出口点，以小车终点所在的时间窗结束时间为起始时间，依次为预约路径添加时间窗。
具体实施方式
[0032]专利技术提出的路径规划及管制方法，其整体路径规划方法包括步骤：
[0033]S1、初始化：找出以初始点为起点的所有路段，并且验算每条路段的空闲时间窗，将时间窗T
star
＝0,的路段放入OPEN列表，其中path.lenth 为路段长度，v表
示机器人行走的速度；
[0034]S2、从OPEN列表中找到代价最小的节点N
last
，代价包括到达时间、是否有空闲时间窗；将节点N
last
从OPEN列表中移除，加入到CLOSE列表中，并占用节点N
last
的空闲时间窗；
[0035]S3、找到节点N
last
的所有不发生冲突的子节点列表，从列表中选择一个子节点N
next
，若子节点N
next
的路段终点为目标点，跳到步骤S6；否则，继续下一步；若子节点列表为空，跳到步骤S2；
[0036]S4、判断子节点N
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路径规划及管制方法，其特征在于，包括步骤：S 1、初始化：找出以初始点为起点的所有路段，并且验算每条路段的空闲时间窗，将时间窗的路段放入OPEN列表，其中path.lenth为路段长度，v表示机器人行走的速度；S2、从OPEN列表中找到代价最小的节点N
last
，代价包括到达时间、是否有空闲时间窗；将节点N
last
从OPEN列表中移除，加入到CLOSE列表中，并占用节点N
last
的空闲时间窗；S3、找到节点N
last
的所有不发生冲突的子节点列表，从列表中选择一个子节点N
next
，若子节点N
next
的路段终点为目标点，跳到步骤S6；否则，继续下一步；若子节点列表为空，跳到步骤S2；S4、判断子节点N
next
是否已在OPEN列表中，若不在，继续下一步；若在，再比较子节点N
next
的代价是否比原有的要小，若是，移除原有的节点，继续下一步，若不是，返回步骤S3；S5、将子节点N
next
添加至OPEN列表中，返回步骤S2；S6、路径规划成功，并为终点添加一个安全时间窗。2.根据权利要求1所述的路径规划及管制方法，其特征在于，如果机器人的终点为一个窄巷道，对终点进行反向预约路径：首先获取小车生成路径的终点所生成的节点，获取该节点对应的反向预约路径，预约到巷道出口点；再以小车终点所在的时间窗结束时间为起始时间，依次为预约路径添加时间窗。3.根据权利要求2所述的路径规划及管制方法，其特征在于，步骤S3中，子节点列表找寻方法包括：(1)通过地图，找到所有以当前机器人站点为起点的所有子路段列表，从中选择一条路段P_next执行以下操作；(2)判断P_next路段的终点是否与路径的起始点和目标点的区域类型相同，若不同，返回第(1)步，若相同，继续下一步；(3)从P_next路段的空闲时间窗中选择一个时间窗TW进行以下操作，TW＝[a,b]，若已选择完毕，跳到第(1)步；(4)判断空闲时间窗TW的开始时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：周航，葛翔，杨晓光，
申请(专利权)人：苏州艾吉威机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：