[发明专利]一种全向AGV路径和姿态综合规划方法

权利要求书

1.一种全向AGV的路径及姿态综合规划方法，旨在解决全向AGV小车在行驶过程中的车身姿态调整问题，根据行驶过程中各站点或路径对车身姿态的限制条件，规划好AGV小车在行驶过程中的姿态调整节点以及驶入下一段路径的姿态问题，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：使用拓扑地图法构建室内地图模型；拓扑地图法就是将环境中一些重要的区域用一个个节点表示，节点之间用线段连接表示路径；其中，节点除了代表区域地理位置以外，还包含限制条件；

步骤2：使用深度优先搜索算法在各路段车身姿态约束条件下进行路径规划；使用拓扑地图法构建地图模型时将拓扑地图中的站点视为图论中图的顶点，站点之间的连线也就是路线视为图中的边，深度优先搜索算法作为图论中常用的算法之一，能找出两个节点之间符合要求的路径，然后计算组成该路径的各条边的距离之和，以获得每条路径的距离；在规划成功后选择其中的最短路径作为当前路径，其余路径根据距离远近依次存入后备队列，若在后续步骤中判定当前路径不可达时，则依次从后备队列切换路径；

步骤3：在全向AGV车身姿态约束条件下，计算在规划路径中AGV小车的车身姿态调整站点；所述的车身姿态约束条件指小车通过某一路段所允许的车身方向；所述的车身方向指车头的朝向，以地图上方所对应的实际方向为基准，设为v，那么此时小车车头指向地图的上方所对应的方向；u代表小车车头指向地图的右方；其中，v或u并非表示小车车头需要始终保持朝向地图中的上方或右方，而是允许小车可以在不偏离道路的情况下，以v或u为基准调整车头方向；所述车头由厂家或者用户指定小车的某一部位为车头；车身姿态只考虑纵移和侧移两种情况；所述的纵移即小车车身方向平行于道路方向，侧移即垂直于道路方向。

步骤4：以每一个车身姿态调整站点作为分割点，将整个路径划分成若干段，将组成每一段路线的各基本路段的车身姿态集合求交集，该交集就是允许小车通过该路线的最终车身姿态集合；若最终车身姿态集合不唯一，从集合中选择一条最符合当前行驶方向的角度；

步骤5：依次控制全向AGV小车以规划好的车身姿态通过各路段，并在对应节点实现车身姿态的调整，直至小车抵达终点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的限制条件包括，AGV进站姿态、最大旋转角度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用深度优先搜索算法在各路段车身姿态约束条件下进行路径规划时，首先，计算距离矩阵，如果地图中存在n个站点，那么就事先定义一个n·n的二维矩阵e，e[i,j]表示站点i到站点j之间的距离，如果站点i到站点j可以不经过任何其他站点，直接抵达，那么e[i,j]就等于站点i到站点j之间的距离数值，如果站点i到站点j不可以直接抵达或者i等于j，那么e[i,j]可以等于一个极大的固定值；其次，输入起始站点和目标站点，从起始站点开始，沿当前站点遍历未访问过的站点，在访问前，首先判断当前站点是否允许调整车身姿态，若当前站点允许调整车身姿态就说明无论之前车身姿态如何，都能使小车在当前站点得到调整，使得小车能从当前站点抵达即将需要访问的站点；若不可调整车身姿态，则将之前路段允许的车身姿态集合与即将访问路段的车身姿态集合求交集，若交集为空说明小车无法抵达，放弃该站点，若交集不为空，说明小车能抵达，访问该站点；当没有未访问过的站点时，则回到上一个站点，继续试探访问别的站点，直到所有的站点都被访问过；在访问过程中，若访问到目标站点，则将经过的所有节点记录并存入后备路径，并记录所有距离之和；访问结束后，选取距离最短的路径作为当前路径，其余路径根据距离远近依次存入后备队列，在当前路径不可达时，依次从后备队列切换路径。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的使用拓扑地图法构建室内地图模型包括：构建站点地图模型和构建道路地图模型；构建站点地图模型是在道路的关键节点设置站点，用以描述该站点的位置信息、邻近站点编号、对AGV小车进站姿态限制、允许最大旋转角度；所述的关键节点指道路分岔口或转折点以及路况发生变化路段的起点和终点；所述的构建道路地图模型是将所有可以通行的道路根据站点划分为若干基本路段，用以描述道路的位置信息，道路是否狭窄；道路的位置信息指路段起点与终点的坐标信息，所述狭窄通道指通道宽度小于车体宽度加上两倍的安全距离，其中车体宽度指小车车身较窄一侧的车身长度，而安全距离指小车距离道路边界的距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在全向AGV车身姿态约束条件下，计算在规划路径中AGV小车的车身姿态调整站点是指：首先，根据地图模型与规划路径，遍历途经的每一个站点，计算AGV小车通过各基本路段的限制条件；其次，利用车身姿态约束条件计算规划路径中的姿态调整站点；遍历规划路径，将途经各路段所允许的车身姿态逐一求交集，若交集不为空，就说明小车在不改变车身姿态的情况下可以一直行驶；若交集为空，就说明小车需要调整车身姿态，再反向遍历途经站点，寻找其中允许调整车身姿态的站点；然后再以调整车身姿态站点作为新的起点重复上述过程，直至遍历至终点；所述车身姿态集合是以地图上方所对应实际方向为基准，设为v，假设此时小车需要从某站点驶向另一站点，假设这段道路允许小车纵移与侧移，那么这段道路在地图中允许的车身姿态集合为{v,u,-u,-v}，其中v表示允许小车车头在地图中向上，在这段道路中也就是向前直行，u表示允许小车车头在地图中向右，在这段道路中也就是侧移，-u表示允许小车车头在地图中向左，在这段道路中也是侧移，-v表示允许小车车头在地图中向下，在这段道路中也就是倒车行驶，其中v,u,-u,-v并非要求小车车头始终保持该角度，而是允许小车在不偏离道路的情况下，以该方向为基准，调整方向。