[发明专利]一种基于时间窗优化的AGV路径规划方法

权利要求书

1.一种基于时间窗优化的AGV路径规划方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)在运输系统的地图中设定关键节点、出入站点信息，建立与车间实物相同运输线路的网格路径地图，初始化系统信息并更新网格路径地图，将关键节点的坐标参数、网格地图信息存入数据库中，并将AGV车辆调度管理系统中信息实时更新；

(2)根据机床加工工位的请求信息，系统接收任务，并设定任务的目标位置，指派处于空闲状态的AGV接收任务，并将该AGV当前位置作为任务的起始位置，根据起始位置和目标位置选择地图中相应的出站节点和入站节点；采用Line-Arc-Line双圆弧算法，在起始位置和出站节点之间建立AGV的出库路径；根据加工车间实际的空间大小，设置相应的圆弧半径，采用Line-Arc-Line双圆弧算法，在入站节点和目标位置之间建立AGV的入库路径；

(3)根据出站节点和入站节点，检测路径在空间规划上的可行性，利用A*算法计算出出站节点和入站节点之间所有可行路径Path1、Path2……PathN，建立路径Path1的时间窗、规划路径Path1的时间窗模型、路径Path1的运行时刻列表和Path1的运送时长，依次对路径Path2、Path3……PathN进行遍历规划及建立所有路径的时间窗模型M；

(4)在时间窗模型M中，针对发生时间窗冲突的节点，根据AGV接受任务的先后顺序依次规划路径Path1、Path2……PathN中节点的时间窗顺序，在保持原先任务时间窗不变的前提下，对当前任务的时间窗进行实时规划，将路径的运送时长作为路径优化的唯一评估参数，从遍历规划好的路径中选择运送时长最短的路径为最优路径，将最优路径的通道节点时间窗的信息录入使用并存入数据库，释放其他非最优路径所占用的路径的节点资源；

(5)将出库路径、最优路径与入库路径组合生成一条完整的运送路径，建立完整的路径时间窗模型，依次读取完整路径信息，并采用计算机编程语言将路径信息转化成下位机指令，完成AGV的调度管理；

所述步骤(3)具体包括以下步骤：

(3a)检测路径在空间规划上的可行性，采用A*算法判断出站节点和入站节点之间是否存在可行路径，若不存在可行的路径，则跳出任务，等待下一台空闲AGV接收任务；反之，则规划生成所有的AGV的路径Path1、Path2……PathN，将所有的路径保存至数据库，并读取路径中所有节点的信息，继续执行下一步；第一条路径是指路径Path1；

(3b)依次规划路径Path1、Path2……PathN运行的时间窗模型，建立所有路径的运送时间窗模型，对于有时间窗冲突的节点采取停车避让策略，按照任务的先后顺序依次规划路径Path1、Path2……PathN时间窗的先后顺序，并生成合理的AGV运行时刻列表，根据AGV运行时刻列表更新规划路径的时间窗模型，并将时间窗模型中路径的节点信息存入数据库。

2.根据权利要求1所述的基于时间窗优化的AGV路径规划方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述采用Line-Arc-Line双圆弧算法，在起始位置和出站节点之间建立AGV的出库路径具体是指：

根据起始位置Pos0(x1，y1，α1，β1)，其中，x1、y1为坐标，α1为方位角，β1为车身摆角；出站节点P0(x2，y2，α2，β2)，其中，x2、y2为坐标，α2为方位角，β2为车身摆角；AGV运动方向Dir的值+1或者-1，其中，+1代表AGV正向运行，-1代表AGV反向运行；和转弯圆弧半径r,分别计算出起始位置Pos0、出站节点P0在Y轴上的截距d1、d2，判断起始位置Pos0和出站节点P0的方位角之间关系，依次计算出圆弧转弯段的圆心pc(xc,yc)，根据圆心pc(xc，yc)求出圆弧段的起点p1(x3，y3)、终点p2(x4，y4)，具体计算公式如下：

Pos0的截距d1：d1＝y1-x1*tan(α1)；

P0的截距d2：d2＝y2-x2*tan(α2)；

(A)当α1值介于之间时：

(A1)当α2介于[-π，0]之间时:

(A2)α2介于[0，π]之间时:

当α1值介于之间时：

(B1)α2介于之间时:

(B2)α2介于之间时