[发明专利]自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法

说明书

本发明公开了一种自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，包括：设定自动引导车辆路径的路径特征；将自动引导车辆的路径离散化为特征点和特征方向，特征点是从路径轨迹上取出的有限数量的点，特征方向是特征点的方向；对自动引导车辆的路径进行动态划分，将路径的特征点集按行驶顺序划分为四个子集：已过点子集、占用点子集、申请点子集和探测点子集；依据方向包围盒方法检测特征点冲突；预测路径冲突，并在可能发生路径冲突时，调整部分路径以避免路径冲突；有新的自动引导车辆路径生成时，对新生成的路径执行步骤一和步骤二；按照确定的时间间隔反复执行步骤三到步骤五，直至所有的自动引导车辆都到达终点结束行驶。

技术领域

本发明涉及自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突问题的解决方法，更具体地说，涉及一种自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法。

背景技术

自动化集装箱码头是采用自动化设备的集装箱码头。集装箱码头是集装箱进行海陆中转的场所，其设备系统由岸边起重机(简称岸桥，下同)、堆场起重机(简称场桥，下同)和水平运输设备组成：岸桥主要负责码头岸边的集装箱装卸作业，场桥主要负责码头堆场的集装箱装卸作业，水平运输设备则负责岸边和堆场之间的集装箱水平运输作业。传统集装箱码头的各种设备都是由人工操作的；随着近年来世界范围内人工成本的不断上升，集装箱码头的各种设备正逐渐由人工操作转向自动化作业，自动化集装箱码头已经成为集装箱码头的发展趋势。

自动引导车辆，即AGV(Automated Guided Vehicle，下同)是自动化集装箱码头的主流水平运输设备。本发明所述的AGV属于一类二轴四轮机器人，一般长15米左右，宽3米左右，能够一次搬运一个40英尺集装箱、一个45英尺集装箱或者两个20英尺集装箱。注意本发明所指的AGV可能将集装箱放置在车体上方移动，也可能自带吊具抓着集装箱移动(后一种情况也可能指自动跨运车，Automated Shuttle Carrier，通常缩写为ASC)。AGV的四个车轮都是转向驱动轮，每个车轮都能够独立地在一定转向角范围内转动。AGV只在码头岸边和堆场之间的水平运输区域范围内移动。每当有水平运输任务分配给AGV时，总是先确定可用的终点，接着在AGV当前位置和终点之间规划路径，然后AGV沿路径行驶，最终到达路径终点。按此方式，AGV可以在集装箱在码头岸边和堆场之间的水平运输区域范围内，完成各种可能的水平运输任务。

自动化集装箱码头的水平运输区域属于一类面积较大的无控制冲突区域，是一类特殊的交通网络。“冲突区域”和“控制”是交通领域的两个概念：冲突区域是指交通系统内，存在多处路径交叉或者路径过分接近的区域，控制则是指区域内的某种规定车辆通过优先级的手段。以城市交通系统内带信号灯的十字路口为例：经过十字路口的车辆路径可能在多个位置过分接近或者交叉，车辆通过路口的优先级则受到交通信号灯和交通规则的控制，因此带信号灯的十字路口属于有控制的冲突区域。集装箱码头的水平运输区域长度接近于岸线的长度，普遍超过300米，宽度则接近堆场到岸边的距离，普遍超过100米。码头的水平运输区域范围内存在大量可能发生AGV路径交叉的位置，然而并没有类似于信号灯的交通控制装置。

图1是对集装箱码头水平运输区域的一个抽象，码头的堆场在图的上方，岸线则在图的下方。图中的点划线表示无控制冲突区域的边界。图中的带圆点和箭头的虚线表示AGV的路径，以罗马数字编号；虚线的原点表示路径的起点，箭头则表示路径的终点和方向。图中的打点直线方框表示允许AGV暂时停车的区域，称为车道(下同)，以阿拉伯数字编号。车道可能在无控制冲突区域的范围内(例如车道34到车道41)，也可能在范围外(例如车道1到车道33)；路径总是从车道开始，到车道结束。车道是无冲突的区域，AGV只能沿车道的长边方向进入或者离开车道。AGV对车道有独占权，一个车道只能同时服务于一台AGV：可能AGV的车身范围正与车道范围重叠，也可能AGV正在某条路径上行驶，且路径的终点就在车道范围内。在无控制冲突区域范围内，不同AGV的路径可能在某些部分过分接近甚至发生交叉(例如路径I和路径II、路径II和路径IV等)，也可能在某些部分反向重合(例如路径IV和路径V)。