[发明专利]一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法

权利要求书

1.一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法，所述混合调度方法预建立拓扑地图，并获取目标机器人、障碍物的尺寸信息和位置信息，其特征在于所述方法包括如下步骤：

根据机器人尺寸和位置获取机器人移动和旋转扫掠区域；

获取机器人规划路径，根据机器人扫掠区域和障碍物尺寸建立几何相交函数；

根据机器人的位置和移动方式判断机器人几何相交情况；

结合几何相交状况和地图信息保持或重规划路径；

根据地图中可到达节点总数和可通行单向线段和双向线段数判断地图路线丰富度，其中路线丰富度判断公式为：

其中(4)式中D为路线丰富度，N为可到达节点总数，L_单和L_双分别为可通行单向线段和双向线段数，α为折扣系数，α取值为：0＜α≤1，根据D值确定路线重规划频率和排队深度。

2.根据权利要求1所述的一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法，其特征在于，在根据机器人相交函数判断机器人相交情况之前，根据两个机器人的位置建立松不等式，若两个机器人位置关系不满足松不等式，则判断机器人不相交，其中所述松不等式如下：

为移动中心的坐标，r_max是位移中心离机器人矩形四个角点的距离最大值，x_right,x_left,y_top,y_bottom分别是区域中x,y坐标取值范围，两个机器人的位移中心坐标若不满足不等式(1)或不等式(2)，则判断机器人不相交。

3.根据权利要求2所述的一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法，其特征在于，获取移动机器人所在位置的角度和货架角度，通过启发函数计算机器人移动至邻近节点的可行性和行使代价，并根据机器人类型和负载建立多维度的Open集，Open集的解空间为state＝[id,θ,δ]，其中id是节点的标识，θ是移动机器人的角度，δ是负载时货架的角度。

4.根据权利要求3所述的一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法，其特征在于，根据机器人在Open集解空间中的最优解节点建立正向、逆向、横向移动的Open集的第一扩展集，以及机器人和货架在该节点顺时针或逆时针旋转的Open集的第二扩展集。

5.根据权利要求4所述的一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法，其特征在于，调度过程中建立旋转角度变化和旋转权重关系函数，设置关系函数为如下凸函数：

其中(3)式中r是旋转角度和90°的比值，w₀为预设旋转90°的权重，weight为旋转权重，θ为机器人旋转角度，根据式(3)筛除open集扩展集中的非一步到位的旋转状态，用于增加一步到位的旋转偏好。

6.根据权利要求1所述的一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法，其特征在于，根据拓扑地图建立正则角度的移动和旋转方案，计算正则角度的移动和旋转方案中机器人的扫掠区域，并对不同的机器人的扫掠区域联立不等式组，根据联立的不等式组判断机器人之间的相交情况。

7.根据权利要求1所述的一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法，其特征在于，获取静态货架位置、角度和几何结构信息，根据机器人扫掠区域判断机器人和静态货架之间的相交状况。

8.根据权利要求1所述的一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法，其特征在于，获取地图障碍物的限高、限宽以及地图节点的附加障碍点位置，采用几何相交函数计算移动机器人的和地图障碍物以及附加障碍点的相交状况，根据计算结果规划路径。

9.根据权利要求1所述的一种基于拓扑地图的移动机器人混合调度方法，其特征在于，若D3，则增加已规划机器人正向路径规划代价，并大幅增加反向路径的规划代价，同时降低同向路径的排队深度，提高重规划频率；

若D3，则不再增加已规划机器人正向路径规划代价，并小幅增加反向路径规划代价，提高同向路径的排队深度，禁止机器人执行重规划。