[发明专利]一种适用于矩阵式仓库的分拣小车路径规划方法

权利要求书

1.一种适用于矩阵式仓库的分拣小车路径规划方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1、建立仓库模型A[M,N,K,T]，所述A[M,N,K,T]为一四维数组；

所述A[M,N,K,T]中的M,N分别代表实际矩阵式仓库的横向维度和纵向维度，所述A[M,N,K,T]中K代表每个网格节点上的子节点数，所述A[M,N,K,T]中T代表时间项；

步骤2、小车路线信息导入仓库模型A[M,N,K,T]，过程如下：

步骤2.1、接收小车路线信息，所述小车路线信息用一结构体数组R[P_N]表示；

结构体r中包含m、n、k、t四个数据，所述P_N表示小车路线中经过的网格节点数；所述结构体r中的m表示横向坐标，所述结构体r中的n表示纵向坐标，所述结构体r中的t表示到达节点时间，所述结构体r中的k表示转向信息，当小车由西转向南或由北转向东时，k取1；当小车由南转向东或由北转向西时，k取2；当小车由北转向西或由东转向南时，k取3；当小车由东转向北或由南转向西时，k取4；

步骤2.2、导入小车路线信息到仓库数学模型中，过程如下：

步骤2.2.1、取一临时变量tp＝0；

步骤2.2.2、判断tp<P_N是否成立，若不成立则结束步骤2，若成立则向下执行；

步骤2.2.3、取一临时变量i，从0开始以增量1递增取值，依次执行公式(1)，

直到i的值等于A[R[tp].m,R[tp].n,R[tp].k,R[tp].t]；公式(1)如下：

A[R[tp].m,R[tp].n,R[tp].k,R[tp].t+i]＝A[R[tp].m,R[tp].n,R[tp].k,R[tp].t]+1-i (1)

步骤2.2.4、临时变量tp自增1，跳转到步骤2.2.2；

步骤3、搜索小车路径，具体过程如下：

步骤3.1、确定分拣小车的起点坐标Q(x_q，y_q)和终点坐标E(x_e，y_e)；

步骤3.2、建立两个列表J、Y，所述列表J存放将要访问的节点，所述列表Y存放已经访问过的节点；

步骤3.3、将起点存入列表J，并将所述起点的到达时间t以及平均速度v设为0，将所述起点的方向设为向东；

步骤3.4、取列表J中平均速度v最大的节点M(x_m，y_m)；

步骤3.5、以节点M(x_m，y_m)为中心，取其水平以及垂直方向上的满足条件(2)或条件(3)并且不包含在列表Y中的邻点N(x_n,y_n)，条件(2)和条件(3)的公式如下：

x_q≤x_n≤x_ey_q≤y_n≤y_e---(2)]]>

x_e≤x_n≤x_qy_e≤y_n≤y_q---(3)]]>

上式中，x_q和y_q分别为起点的横、纵坐标，x_n和y_n分别为邻点的横、纵坐标，x_e和y_e分别为终点的横、纵坐标；

步骤3.6、设定邻点N的方向，所述邻点N的方向具体表示邻点N相对于节点M的方向；

步骤3.7、依次计算邻点的到达时间t_n。邻点到达时间t_n的计算公式如下：

t_n＝t_m+A[x_m,y_m,k_1,INT(t_m)]+k_3+t_a/t_z+A[x_m,y_m,k_2,INT(t_m+A[x_m,y_m,k_1,INT(t_m)]+t_a/t_z)] (4)

上式中，t_m为节点M的到达时间，四维数组值A[x_m,y_m,k_1,INT(t_m)]和A[x_m,y_m,k_2,INT(t_m+a[x_m,y_m,k_1,INT(t_m)]+t_a/t_z)]为仓库数学模型A[M,N,K,T]中指定坐标的值，k_3为转向因子，当邻点N的方向与节点M的方向相同、相反或相垂直时，k_3分别取0、2、1；t_z为分拣小车旋转90°所花的时间，t_a为分拣小车在不出现拥堵的情况下向前行进一个节点所花的时间；

所述A[x_m,y_m,k_1,INT(t_m)]和A[x_m,y_m,k_2,INT(...)]中的x_m和y_m为节点M的横纵坐标，INT()表示取整运算，k_1和k_2根据节点M和邻点N的方向取值；当节点M向东或者向南，并且邻点N向北或向东时，k_1和k_2取1和2；当节点M向西或者向北，并且邻点N向南或向西时，k_1和k_2取4和3；当节点M向南，并且邻点N向南或向西时，k_1和k_2取1和3；当节点M向北，并且邻点N向北或向东时，k_1和k_2取4和2；

步骤3.8、依次计算邻点的到达平均速度，平均速度计算公式如下：

N_v＝t_n/(|x_q-x_e|+|y_q-y_e|) (5)

步骤3.9、将邻点N的父节点设为节点M；

步骤3.10、判断邻点N是否为终点E，若是则结束步骤3，并得到路径；

步骤3.11、遍历列表J，若列表J中没有包含邻点N，或者列表J中已经包含邻点N并且列表J中邻点N的平均速度比新计算的邻点N的平均速度小，则添加新计算的邻点N到列表J中，若列表J中以及包含邻点N，则覆盖原列表J中的邻点N；

步骤3.12、将节点M存入列表Y中并跳转到步骤3.4；

步骤4、更新仓库模型A[M,N,K,T]，所述仓库模型A[M,N,K,T]每隔时间t_z更新一次，所述t_z为小车实际转向所花时间，处理公式如下：

A[m,n,k,0]＝0 (6)

A[m,n,k,t]＝A[m,n,k,t+1] (7)

以上两式中，m依次取0到M，n依次取0到N，k依次取0到K，t依次取0到T；

步骤5、将小车路线信息存入结构体数组R[P_N]中，并返回至步骤2；

步骤6、输出小车路径信息。