[发明专利]基于拓扑地图的多移动机器人调度方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于拓扑地图的多移动机器人调度方法，包括获取待调度区域的地图并建模得到拓扑地图；对获取的拓扑地图进行处理得到压缩宏环图；当待调度区域内的移动机器人接受到新指令或移动到当前连边的设定位置时为移动机器人规划多条候选路径；对多条候选路径进行安全性判断并给移动机器人下达下一步的控制指令；重复上述步骤完成待调度区域内多移动机器人的调度。本发明还公开了一种包括了所述基于拓扑地图的多移动机器人调度方法的系统。本发明通过创新性的算法，在拓扑地图下完全避免了死锁的发生，提高了多移动机器人调度过程的可靠性、灵活性和效率。

技术领域

本发明属于移动机器人调度领域，具体涉及一种基于拓扑地图的多移动机器人调度方法及系统。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，智能制造已经得到了广泛发展。伴随着工业4.0的提出，智能化的生产方式正逐步取代传统劳动密集型的生产方式，成为企业降低成本获取更多利润的重要手段。企业内物流调度作为生产制造过程中的核心环节，主要承担器械补料与产品运送的任务。在传统制造业中，尤其是大型高端装备制造业中，超过95%的时间用于物料的搬运配送，仅有不到5%的时间用于加工与装配作业。因此，利用移动机器人进行工厂内物流调度，是提高物料的运输配送效率的重要方式。

一般地，多移动机器人调度是指多移动机器人在共享一个环境的前提下，协调它们的运动并使所有机器人都能达到目标位置。多移动机器人调度主要分为三个功能部分，具体为任务分配，路径规划和调度：任务分配主要用于完成移动机器人与任务之间的匹配；路径规划用于为给定的两点规划路径；调度用于处理机器人之间冲突的问题。在多移动机器人调度中，移动机器人的冲突问题是非常突出的，而一旦发生冲突，整个调度系统将面临崩溃或急需人工干预的情况，对生产效率的影响将造成巨大的损失。

因此，许多国内外专家都致力于研究多移动机器人调度控制算法，以避免碰撞和死锁的问题。目前，大多数的算法都是基于时间窗的预防性策略；但是这样的算法往往限制较为严格，不够灵活，而且可能会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低；此外，这些类型的方法具有随网络规模增大而指数增长的计算复杂度，且无法应对突发事件。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、灵活性高且效率较高的基于拓扑地图的多移动机器人调度方法。

本发明的目的之二在于提供一种包括了所述基于拓扑地图的多移动机器人调度方法的系统。

本发明提供的这种基于拓扑地图的多移动机器人调度方法，包括如下步骤：

S1. 获取待调度区域的地图，并建模得到拓扑地图；

S2. 对步骤S1获取的拓扑地图进行处理得到压缩宏环图；

S3. 当待调度区域内的移动机器人接受到新指令或移动到当前连边的设定位置时，为移动机器人规划多条候选路径；

S4. 对步骤S3得到的多条候选路径进行安全性判断，从而给移动机器人下达下一步的控制指令；

S5. 重复步骤S3~S4，完成待调度区域内多移动机器人的调度。

步骤S1所述的获取待调度区域的地图，并建模得到拓扑地图，具体为获取待调度区域的地图，并将拓扑地图用加权无向图G=(V,E,W)表示，其中V为节点集合，E为连边集合，W为连边上的权重集合；同时规定在拓扑地图上连边权重值不小于移动机器人的长度，且每条边同一时刻只允许容纳一台移动机器人。