【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道车辆检测的，更具体的说是涉及一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法。
技术介绍
1、轨道列车是一种高速、高效、安全、环保的公共交通工具，其检修工作是保障轨道列车正常运行的重要环节，轨道列车的巡检工作涉及多个部件、多个工序、多个巡检点，且具有高精度、高复杂度、一定危险性等特点，传统的人工巡检方式存在效率低、质量差、成本高等问题。
2、为了提升轨道列车巡检的效率和质量、降低成本和风险，巡检机器人逐渐成为备受关注的技术应用，逐步取代了传统的人工巡检方式，尽管机器人在执行轨道列车的检修作业任务上表现出了巨大的潜力，但目前轨道列车巡检机器人依靠人工分配作业任务并控制巡检机器人进行巡检，这种情况下需要大量的人力投入，并且机器人只能按照单一的任务路径进行作业，导致作业时间较长、效率较低。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，该种任务分配方法动态且合理地将巡检任务分配给不同的机器人，使得机器人之间的协作和协调达到最优，从而充分利用机器人的灵活性、智能性、并行性和鲁棒性，提高巡检的速度和精度，减少人力资源的消耗，降低巡检的难度和危险。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，包括：
4、环境地图建立步骤，根据检修库内的场景按比例构建三维地图；
5、任务状态初始化步骤，根据巡检任务工单确定
6、分配模型构建步骤，根据所述初始化股道集合以及位置信息集合确定巡检机器人在进出股道的坐标点位信息，并计算得到股道路径信息，所述股道路径信息反映巡检机器人从当前需要执行巡检任务的股道至执行下一巡检任务的股道之间的路径长度，再根据股道路径信息、巡检机器人移动路径信息以及巡检机器人的参数信息通过目标函数构建任务分配模型；
7、巡检任务分配步骤，根据所述任务分配模型通过解析函数得到巡检方案，根据所述巡检方案通过适应度函数求解分值，若分值达到阈值，则输出对应的巡检方案，所述巡检方案包括各巡检机器人的全局巡检路径。
8、进一步的，还包括巡检冲突消除步骤，根据所述巡检方案获取各巡检机器人的全局巡检路径，再分析各巡检机器人的局部巡检路径，比较各巡检机器人的局部巡检路径是否存在等时等位的路径冲突，若存在，则通过冲突消解策略进行巡检方案调整。
9、进一步的，所述分配模型构建步骤中包括有模型约束策略，所述模型约束策略中包括有五条约束条件，分别第一约束条件为每个待作业的股道对应存在巡检机器人执行巡检任务，第二约束条件为每个待作业的股道对应一台巡检机器人执行巡检任务，第三约束条件为任意股道对应的巡检机器人不进行重复巡检，第四约束条件为任意一台巡检机器人均从出发点出发执行巡检任务，第五约束条件为每台巡检机器人完成巡检任务后回到放置点。
10、进一步的，所述分配模型构建步骤中还包括设定股道进出模式，所述坐标点位信息包括各巡检机器人路径点的横坐标值以及路径点的纵坐标值，所述坐标点位信息通过股道函数计算得到股道路径信息，其中股道函数配置为：
11、
12、其中，为第k台巡检机器人从股道到股道的路径长度，为第k台巡检机器人需要执行巡检任务的股道集合中第i个股道的编号，j为股道进出模式，为第k台巡检机器人在第个股道采用j出入口模式时的出口点横坐标，为第k台巡检机器人在第个股道采用j出入口模式时的进口点横坐标，为第k台巡检机器人在第个股道采用j出入口模式时的出口点横坐标，为第k台巡检机器人在第个股道采用j出入口模式时的进口点横坐标。
13、进一步的，所述巡检机器人的参数信息包括巡检机器人移动速度、巡检机器人从启动到返回终止点的总时长、巡检机器人的出发点以及巡检机器人的放置点，所述目标函数配置为：
14、
15、
16、其中，为所有巡检机器人同时启动出发，直至最后一台巡检机器人返回放置点的巡检总时长，为第k台巡检机器人执行巡检的总时长，v为巡检机器人移动速度，为第k台巡检机器人从出发点到其分配的第一个股道路径长度，r为巡检机器人的放置点，为编号第k台巡检机器人从其分配的最后一个股道到放置点的路径长度，其中代表第k台移动机器人执行巡检任务移动的总路径长度，为第k台巡检机器人在其分配的所有股道内部行驶路径长度总和，为第k台巡检机器人在其分配的股道之间的路径长度总和，u为巡检机器人集合。
17、进一步的，所述适应度函数配置为：
18、
19、
20、
21、其中，为惩罚因子，为能量因子，l为巡检机器人移动路径信息。
22、所述环境地图建立步骤中还包括地图细化子步骤，所述地图细化子步骤，将所述三维地图根据格点转化为栅格地图，根据概率值赋予每个栅格为自由栅格或障碍栅格。
23、进一步的，所述分配模型构建步骤中包括有路径规划策略，所述路径规划策略包括在栅格地图中搜索n个相邻栅格，采用关键点提取子策略以平滑算法所规划出的全局路径，过滤路径中不必要的节点和转弯。
24、进一步的，所述冲突消解策略包括对每台巡检机器人进行优先级分配，以优先级较高的巡检机器人正常通行，优先级较低的巡检机器人停止通行，当解除冲突后，优先级较低的巡检机器人继续按照规划路径通行。
25、进一步的，还包括巡检异常反馈步骤，根据任务状态以及巡检机器人自身状态分析是否存在异常，若存在异常，则重新进行巡检任务分配步骤。
26、本专利技术的有益效果：通过股道以及巡检机器人的各项数据进行模型的构建，再通过群智能算法从模型中解析出一套所有巡检机器人巡检的方案，将对应的巡检方案再通过适应函数进行评定，根据评定结果来反馈是否应用当前方案或重复方案迭代评定至最优方案，该种多巡检机器人的任务分配方法动态且合理地将巡检任务分配给不同的机器人，使得机器人之间的协作和协调达到最优，从而充分利用机器人的灵活性、智能性、并行性和鲁棒性，提高巡检的速度和精度，减少人力资源的消耗，降低巡检的难度和危险。
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1.一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：还包括巡检冲突消除步骤，根据所述巡检方案获取各巡检机器人的全局巡检路径，再分析各巡检机器人的局部巡检路径，比较各巡检机器人的局部巡检路径是否存在等时等位的路径冲突，若存在，则通过冲突消解策略进行巡检方案调整。
3.根据权利要求1或2所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述分配模型构建步骤中包括有模型约束策略，所述模型约束策略中包括有五条约束条件，分别第一约束条件为每个待作业的股道对应存在巡检机器人执行巡检任务，第二约束条件为每个待作业的股道对应一台巡检机器人执行巡检任务，第三约束条件为任意股道对应的巡检机器人不进行重复巡检，第四约束条件为任意一台巡检机器人均从出发点出发执行巡检任务，第五约束条件为每台巡检机器人完成巡检任务后回到放置点。
4.根据权利要求3所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述分配模型构建步骤中还包括设定股道进出模式，所述坐标点位信息包
5.根据权利要求4所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述巡检机器人的参数信息包括巡检机器人移动速度、巡检机器人从启动到返回终止点的总时长、巡检机器人的出发点以及巡检机器人的放置点，所述目标函数配置为：
6.根据权利要求5所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述适应度函数配置为：
7.根据权利要求1所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述环境地图建立步骤中还包括地图细化子步骤，所述地图细化子步骤，将所述三维地图根据格点转化为栅格地图，根据概率值赋予每个栅格为自由栅格或障碍栅格。
8.根据权利要求7所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述分配模型构建步骤中包括有路径规划策略，所述路径规划策略包括在栅格地图中搜索n个相邻栅格，采用关键点提取子策略以平滑算法所规划出的全局路径，过滤路径中不必要的节点和转弯。
9.根据权利要求2所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述冲突消解策略包括对每台巡检机器人进行优先级分配，以优先级较高的巡检机器人正常通行，优先级较低的巡检机器人停止通行，当解除冲突后，优先级较低的巡检机器人继续按照规划路径通行。
10.根据权利要求3所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：还包括巡检异常反馈步骤，根据任务状态以及巡检机器人自身状态分析是否存在异常，若存在异常，则重新进行巡检任务分配步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：还包括巡检冲突消除步骤，根据所述巡检方案获取各巡检机器人的全局巡检路径，再分析各巡检机器人的局部巡检路径，比较各巡检机器人的局部巡检路径是否存在等时等位的路径冲突，若存在，则通过冲突消解策略进行巡检方案调整。
3.根据权利要求1或2所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述分配模型构建步骤中包括有模型约束策略，所述模型约束策略中包括有五条约束条件，分别第一约束条件为每个待作业的股道对应存在巡检机器人执行巡检任务，第二约束条件为每个待作业的股道对应一台巡检机器人执行巡检任务，第三约束条件为任意股道对应的巡检机器人不进行重复巡检，第四约束条件为任意一台巡检机器人均从出发点出发执行巡检任务，第五约束条件为每台巡检机器人完成巡检任务后回到放置点。
4.根据权利要求3所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述分配模型构建步骤中还包括设定股道进出模式，所述坐标点位信息包括各巡检机器人路径点的横坐标值以及路径点的纵坐标值，所述坐标点位信息通过股道函数计算得到股道路径信息，其中股道函数配置为：
5.根据权利要求4所述一种轨道列车多机器人协同巡检的任务分配方法，其特征在于：所述巡检机器人的参...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，蒋邦亮，汪海波，杨轩，涂文豪，赵孝强，
申请(专利权)人：中数智科杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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