[发明专利]拖挂式多AGV系统的任务分配及无冲突路径规划方法

说明书

本发明公开的拖挂式多AGV系统的任务分配及无冲突路径规划方法，属于多AGV调度技术领域。本发明在物流通道只允许单AGV通过的混合装配生产车间内，将AGV与多个拖车结合成拖挂式AGV系统，考虑拖挂式AGV长度的情况下，进行拖挂式多AGV系统的任务分配与无冲突路径规划，使拖挂式AGV能在需求点软时间窗的要求下将货物运输到指定位置，优化任务分配使所有任务配送完成的总能量消耗与任务完成的滞后时间惩罚值以不同权重相加的和最小。本发明可降低企业购置大量物流设备的成本，减少物流设备产生的能源消耗，使制造企业的生产成本降低，提高产品的市场竞争力。合理的任务分配以及路径规划能够缓解混合装配生产系统线边缓存区的压力，使生产系统更高效稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种拖挂式多AGV系统的任务分配及无冲突路径规划方法，属于多AGV调度技术领域。

背景技术

近年来，随着科学技术与经济的快速发展，客户对产品个性化定制的需求日益增加，制造企业同时面临着巨大产业升级的压力，实现小批量复杂产品的生产制造是满足客户不同需求，保持产品原有市场竞争力的关键。混合装配生产车间作为一种可同时生产不同产品的生产系统相较于传统的生产线可实现多种类产品的生产，合理进行排产与物料配送可实现不同产品的小批量制造，可有效缓解企业产业升级的压力并保持产品的市场竞争力。

物料配送作为混合装配生产系统的重要组成部分之一，AGV由于其自动化程度高、可靠性好、适应性强的特点被广泛应用。目前工业用的AGV购置成本昂贵，且一般采用埋磁条的方式以固定路线进行物料配送，不利于生产线的升级改造。采用可自主导航的AGV可将其作为牵引车头与多个拖车构成拖挂式AGV，如图1所示，实现自动导航与避障。

发明内容

本发明公开的拖挂式多AGV系统的任务分配及无冲突路径规划方法要解决的技术问题是：在物流通道只允许单AGV通过的混合装配生产车间内，将AGV与多个拖车结合成拖挂式AGV系统，拖挂式AGV记作AGTT(Auto-Guided Tow Train)，考虑拖挂式AGV长度的情况下，进行拖挂式多AGV系统的任务分配与无冲突路径规划，使拖挂式AGV能在需求点软时间窗的要求下将货物运输到指定位置，并优化任务分配使所有任务配送完成的总能量消耗与任务完成的滞后时间惩罚值以不同权重相加的和最小。本发明可降低企业购置大量物流设备的成本，减少物流设备产生的能源消耗，使制造企业的生产成本降低，提高产品的市场竞争力。此外，合理的任务分配以及路径规划能够有效缓解混合装配生产系统线边缓存区的压力，使生产系统能够更高效稳定运行。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的拖挂式多AGV系统的任务分配及无冲突路径规划方法，利用拖挂式AGV取代传统自动物料处理系统中单AGV，提供一种基于规则的任务调整算法。在任务调整之前，利用距离邻接矩阵，采用优化算法给出初始任务分配方案，并将其作为任务调整算法的输入；在任务调整过程中，任务分配与路径规划相互耦合，每一个任务分配方案通过基于时空图的路径规划方法计算出各拖挂式AGV的具体无冲突路径；利用提出的兼顾能耗与物料配送滞后的惩罚值计算方法对每个任务分配方案进行评估；在每一轮任务调整过程中，选择惩罚值最低的任务分配方案作为下一轮任务调整的输入，直至满足算法的停止条件，输出最优的任务分配方案与各拖挂式AGV的具体路径。

本发明公开的拖挂式多AGV系统的任务分配及无冲突路径规划方法，包括如下步骤：

步骤1、对生产车间布局地图进行处理，生成栅格地图MAP并添加时间维度记为时空地图map，栅格地图MAP需具备所有工位下料点的位置信息。

步骤2、初始化任务分配相关的数据，包括最多AGV数量agv_available、单AGV最大挂载拖车的数量agv_ability、待分配的任务列表required_points。所述待分配的任务列表required_points包括各任务时间窗的要求、每个任务下料时车辆需要的停靠时间t_u。