本發(fā)明涉及路徑規(guī)劃，具體是一種智能機器人路徑規(guī)劃優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、在自動化加工廠中，隨著自動化和智能化的推進(jìn)，智能機器人逐漸被引入各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，然而，生產(chǎn)垃圾的清理依舊是一個挑戰(zhàn)，這些垃圾不僅影響車間環(huán)境，還會導(dǎo)致設(shè)備磨損、故障，甚至威脅工人的安全，因此，如何高效地清理這些廢棄物成為了亟待解決的問題；

2、目前大多數(shù)加工廠都引入智能機器人進(jìn)行清理，那么智能機器人的清理路徑規(guī)劃變得尤為重要，傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃方法，通?；诠潭肪€或簡單的障礙規(guī)避，但在實際生產(chǎn)環(huán)境中，設(shè)備布局、廢棄物分布以及其他動態(tài)因素可能隨時發(fā)生變化，導(dǎo)致傳統(tǒng)路徑規(guī)劃方式難以達(dá)到理想的清理效果，因此對路徑規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化，減少重復(fù)路線、縮短清理時間，進(jìn)而節(jié)省能耗，提升工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種智能機器人路徑規(guī)劃優(yōu)化方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種智能機器人路徑規(guī)劃優(yōu)化方法，方法包括：

3、步驟s100：獲取自動化加工廠的工藝流程，分析產(chǎn)生目標(biāo)作業(yè)物品的工藝流程，確定目標(biāo)流程；

4、步驟s200：獲取目標(biāo)作業(yè)物品的體積，確定目標(biāo)作業(yè)物品的體積等級；

5、步驟s300：設(shè)定訓(xùn)練周期，設(shè)置若干個采集時間點，將兩個相鄰采集時間點所對應(yīng)的時間段設(shè)為訓(xùn)練時間段，在某個訓(xùn)練時間段中，采集目標(biāo)流程產(chǎn)生目標(biāo)作業(yè)物品的數(shù)量，計算目標(biāo)流程的特征評分，確定目標(biāo)流程的特征等級；

6、步驟s400：獲取自動化加工廠中每個目標(biāo)流程的空間位置，繪制所述自動化加工廠的平面圖，將所述平面圖劃分為若干個工作區(qū)，確定每個工作區(qū)的作業(yè)等級；

7、步驟s500：根據(jù)工作區(qū)的作業(yè)等級，生成作業(yè)設(shè)備的初始化路徑；

8、步驟s600：當(dāng)作業(yè)設(shè)備執(zhí)行初始化路徑時，監(jiān)測到所述初始化路徑存在障礙物，測量障礙物之間的間隙距離，獲取作業(yè)設(shè)備的最寬尺寸，當(dāng)所障礙物之間的空隙距離小于或等于作業(yè)設(shè)備的最寬尺寸時，則執(zhí)行步驟s700；

9、步驟s700：獲取障礙物的移動速度，計算目標(biāo)流程產(chǎn)生目標(biāo)作業(yè)物品的生產(chǎn)評分，當(dāng)目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分大于或等于生產(chǎn)評分閾值時，則執(zhí)行步驟s800；

10、步驟s800：獲取作業(yè)設(shè)備的實時位置與作業(yè)設(shè)備所要執(zhí)行的目標(biāo)流程位置，建立若干條特征路徑，計算特征路徑中目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分，若特征路徑中，每個目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分都小于生產(chǎn)評分閾值時，則將所述特征路徑設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)路徑；

11、步驟s900：獲取作業(yè)設(shè)備執(zhí)行某條標(biāo)準(zhǔn)路徑的歷史作業(yè)記錄，計算標(biāo)準(zhǔn)路徑的環(huán)境復(fù)雜度，采集作業(yè)設(shè)備執(zhí)行某條標(biāo)準(zhǔn)路徑所花費的時長，計算標(biāo)準(zhǔn)路徑的綜合評分，選取綜合評分最高的標(biāo)準(zhǔn)路徑，傳輸?shù)阶鳂I(yè)設(shè)備中，輔助作業(yè)設(shè)備進(jìn)行運轉(zhuǎn)。

12、進(jìn)一步的，步驟s100包括：

13、步驟s101：獲取自動化加工廠內(nèi)每個工藝流程所使用的加工設(shè)備，通過某個工藝流程所使用的加工設(shè)備，確定所述工藝流程所執(zhí)行的加工任務(wù)，采集某個工藝流程在執(zhí)行加工任務(wù)時產(chǎn)生的生產(chǎn)物品；

14、步驟s102：對某個工藝流程產(chǎn)生的生產(chǎn)物品進(jìn)行檢測，若檢測到目標(biāo)作業(yè)物品，則將所述工藝流程設(shè)為目標(biāo)流程；

15、通過獲取加工設(shè)備及其對應(yīng)的加工任務(wù)，能夠有效確定每個工藝流程的具體操作，從而更好地管理生產(chǎn)流程；

16、通過檢測生產(chǎn)物品，能迅速識別并定位生成目標(biāo)作業(yè)物品的工藝流程，將其設(shè)置為目標(biāo)流程，提高流程識別效率。

17、進(jìn)一步的，在步驟s200，采集某個目標(biāo)流程產(chǎn)生的目標(biāo)作業(yè)物品并匯總，獲取所述目標(biāo)流程中某個目標(biāo)作業(yè)物品的體積，將體積劃分為若干個體積等級，獲取某個體積等級所對應(yīng)目標(biāo)作業(yè)物品的體積范圍，得到某個目標(biāo)流程中每個目標(biāo)作業(yè)物品的體積等級。

18、進(jìn)一步的，步驟s300包括：

19、步驟s301：選取連續(xù)若干天作為訓(xùn)練周期，在所述訓(xùn)練周期內(nèi)，設(shè)置若干個采集時間點，將兩個相鄰采集時間點所對應(yīng)的時間段設(shè)為訓(xùn)練時間段；

20、步驟s302：在某個訓(xùn)練時間段中，采集某個目標(biāo)流程產(chǎn)生某個目標(biāo)作業(yè)物品的數(shù)量，匯總所有訓(xùn)練時間段，計算產(chǎn)生某個目標(biāo)作業(yè)物品的頻率，根據(jù)以下公式計算目標(biāo)流程的特征評分：

21、

22、其中，a表示為目標(biāo)流程的特征評分，ba表示為第a個目標(biāo)作業(yè)物品的體積等級，α表示為體積等級的權(quán)值，ca表示為第a個目標(biāo)作業(yè)物品的頻率，β表示為頻率的權(quán)值，b表示為目標(biāo)作業(yè)物品的數(shù)量；

23、步驟s303：將特征評分劃分為若干個特征等級，獲取某個特征等級的特征評分范圍，得到某個目標(biāo)流程的特征等級；

24、通過設(shè)定訓(xùn)練周期和采集時間點，能更精確地分析不同時間段內(nèi)目標(biāo)流程的表現(xiàn)，確保數(shù)據(jù)的代表性和完整性；

25、通過公式計算特征評分，并劃分特征等級，能夠快速、自動地評估和比較各流程的生產(chǎn)表現(xiàn)，從而支持工廠的精益管理。

26、進(jìn)一步的，步驟s400包括：

27、步驟s401：獲取自動化加工廠中每個目標(biāo)流程的空間位置，繪制所述自動化加工廠的平面圖，在所述平面圖中對每個目標(biāo)流程的特征等級進(jìn)行標(biāo)記；

28、步驟s402：將加工廠的平面圖劃分為若干個工作區(qū)，提取某個工作區(qū)中存在的目標(biāo)流程，獲取所述目標(biāo)流程的特征等級，并根據(jù)以下公式計算工作區(qū)的作業(yè)評分：

29、

30、其中，d表示為工作區(qū)的作業(yè)評分，ad表示為第d個目標(biāo)流程的特征等級，ed表示為第d個目標(biāo)流程的權(quán)值，e表示為工作區(qū)中目標(biāo)流程的數(shù)量；

31、步驟s403：將作業(yè)評分劃分為若干個作業(yè)等級，獲取某個作業(yè)等級的作業(yè)評分范圍，得到某個工作區(qū)的作業(yè)等級；

32、通過繪制工廠平面圖并標(biāo)記每個目標(biāo)流程的位置和特征等級，能夠全面掌握工廠布局，有助于優(yōu)化流程安排；

33、對各工作區(qū)計算作業(yè)評分，可以快速識別高效和低效區(qū)域。

34、進(jìn)一步的，在步驟s500，根據(jù)工作區(qū)的作業(yè)等級，將工作區(qū)按照所述作業(yè)等級進(jìn)行排序，通過dijkstra算法優(yōu)化路徑，生成作業(yè)設(shè)備的初始化路徑。

35、進(jìn)一步的，步驟s600包括：

36、步驟s601：在作業(yè)設(shè)備中安裝傳感器，以監(jiān)測作業(yè)設(shè)備在執(zhí)行作業(yè)任務(wù)時所遇到的障礙物；

37、步驟s602：在作業(yè)設(shè)備執(zhí)行初始化路徑時，當(dāng)傳感器監(jiān)測到初始化路徑存在障礙物時，測量障礙物之間的間隙距離，獲取作業(yè)設(shè)備的最寬尺寸，當(dāng)所障礙物之間的空隙距離大于作業(yè)設(shè)備的最寬尺寸時，則躲避障礙物，繼續(xù)執(zhí)行初始化路徑，當(dāng)所障礙物之間的空隙距離小于或等于作業(yè)設(shè)備的最寬尺寸時，則執(zhí)行步驟s700；

38、通過安裝傳感器實時監(jiān)測設(shè)備路徑中的障礙物，能有效減少因障礙物導(dǎo)致的停頓和等待，保證作業(yè)設(shè)備的連續(xù)性和流暢性，

39、設(shè)備能根據(jù)障礙物間隙的大小自動判斷是否可以通過，具備自主避障能力，減少了人工干預(yù)的頻率，提高作業(yè)的自動化程度。

40、進(jìn)一步的，步驟s700包括：

41、步驟s701：獲取障礙物的移動速度，并采集作業(yè)設(shè)備到所執(zhí)行的目標(biāo)流程的距離，根據(jù)以下公式計算作業(yè)設(shè)備移動所需時長：

42、

43、其中，t表示為移動時長，s表示為作業(yè)設(shè)備到所執(zhí)行的目標(biāo)流程的距離，v表示為障礙物的移動速度；

44、步驟s702：獲取所述目標(biāo)流程產(chǎn)生某個目標(biāo)作業(yè)物品的頻率，根據(jù)以下公式計算目標(biāo)流程產(chǎn)生目標(biāo)作業(yè)物品的生產(chǎn)評分：

45、

46、其中，p表示為目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分，ci表示為產(chǎn)生第i個目標(biāo)作業(yè)物品的頻率，hi表示為第i個目標(biāo)作業(yè)物品的權(quán)值，r表示為目標(biāo)流程所產(chǎn)生目標(biāo)作業(yè)物品的數(shù)量；

47、步驟s703：將目標(biāo)流程的目生產(chǎn)評分與生產(chǎn)評分閾值進(jìn)行比較，當(dāng)目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分小于生產(chǎn)評分閾值時，則繼續(xù)執(zhí)行初始化路徑，當(dāng)目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分大于或等于生產(chǎn)評分閾值時，則執(zhí)行步驟s800；

48、通過計算設(shè)備的移動時長，根據(jù)障礙物的移動速度合理安排設(shè)備移動，避免因等待或繞行造成的時間浪費，提升路徑規(guī)劃的效率；

49、通過生產(chǎn)評分衡量目標(biāo)流程的生產(chǎn)效率，可以判斷生產(chǎn)是否需要優(yōu)化或調(diào)整，確保高效流程優(yōu)先執(zhí)行；

50、對生產(chǎn)評分進(jìn)行閾值比較后，有助于決定是否繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前路徑，減少低效路徑的選擇，提升生產(chǎn)計劃的執(zhí)行效率。

51、進(jìn)一步的，步驟s800包括：

52、步驟s801：獲取作業(yè)設(shè)備的實時位置與作業(yè)設(shè)備所要執(zhí)行的目標(biāo)流程位置，建立若干條特征路徑，采集某條特征路徑中經(jīng)過的目標(biāo)流程，將目標(biāo)流程按照經(jīng)過的先后順序進(jìn)行排序，得到第k條特征路徑的目標(biāo)流程集合為k＝{q1，q2，...，qu}，其中，k表示為第k條特征路徑的目標(biāo)流程集合，q1，q2，...，qu分別表示為經(jīng)過的第1，2，...，u個目標(biāo)流程；

53、步驟s802：在某條特征路徑中，獲取作業(yè)設(shè)備從某個目標(biāo)流程移動到下一個目標(biāo)流程所花費的時長，根據(jù)以下公式計算目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分：

54、

55、其中，p表示為目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分，cq表示為產(chǎn)生第q個目標(biāo)作業(yè)物品的頻率，yq表示為第q個目標(biāo)作業(yè)物品的權(quán)值，y表示為目標(biāo)流程所產(chǎn)生目標(biāo)作業(yè)物品的數(shù)量，tg表示為移動到第g個目標(biāo)流程所花費的時長，w表示為目標(biāo)流程的數(shù)量；

56、步驟s803：匯總某條特征路徑中目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分，若某條特征路徑中，每個目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分都小于生產(chǎn)評分閾值時，則將所述特征路徑設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)路徑并匯總；

57、通過實時獲取作業(yè)設(shè)備的位置信息和目標(biāo)流程位置，建立特征路徑并對目標(biāo)流程排序，使路徑優(yōu)化更加精準(zhǔn)，減少設(shè)備在工廠內(nèi)的無效移動；

58、計算作業(yè)設(shè)備在特征路徑上各目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分，便于評估不同路徑的生產(chǎn)效率，確保設(shè)備優(yōu)先選擇效率更高的路徑，提升整體生產(chǎn)時效；

59、根據(jù)各特征路徑中目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分，對低效路徑進(jìn)行排除或調(diào)整，動態(tài)選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)路徑，提高作業(yè)設(shè)備在不同流程之間的調(diào)度靈活性。

60、進(jìn)一步的，步驟s900包括：

61、步驟s901：在標(biāo)準(zhǔn)路徑集合中，獲取作業(yè)設(shè)備執(zhí)行某條標(biāo)準(zhǔn)路徑的歷史作業(yè)記錄，采集發(fā)生某種異常行為的次數(shù)，根據(jù)以下公式計算標(biāo)準(zhǔn)路徑的環(huán)境復(fù)雜度：

62、

63、其中，r表示為標(biāo)準(zhǔn)路徑的環(huán)境復(fù)雜度，nx表示為第x種異常行為的次數(shù)，mx表示為第x種異常行為的權(quán)值，n表示為異常行為的種類數(shù)量；

64、步驟s902：采集作業(yè)設(shè)備執(zhí)行某條標(biāo)準(zhǔn)路徑所花費的時長，根據(jù)以下公式計算標(biāo)準(zhǔn)路徑的綜合評分：

65、m＝tf×rf×f；

66、其中，m表示為標(biāo)準(zhǔn)路徑的綜合評分，tf表示為第f條標(biāo)準(zhǔn)路徑所花費的時長，rf表示為第f條標(biāo)準(zhǔn)路徑的環(huán)境復(fù)雜度，f表示為綜合評分的權(quán)值；

67、步驟s903：將所有標(biāo)準(zhǔn)路徑的綜合評分按照從低到高進(jìn)行匯總，選取綜合評分最高的標(biāo)準(zhǔn)路徑，傳輸?shù)阶鳂I(yè)設(shè)備中，輔助作業(yè)設(shè)備進(jìn)行運轉(zhuǎn)；

68、通過計算標(biāo)準(zhǔn)路徑的環(huán)境復(fù)雜度，識別并量化各種異常行為的影響，從而更可靠地選擇最適合的路徑，減少路徑風(fēng)險，提高設(shè)備運行的安全性；

69、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)路徑的綜合評分，確保設(shè)備優(yōu)先選擇評分最高的路徑，從而避免資源浪費和時間損失，實現(xiàn)更高效的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)；

70、通過對所有標(biāo)準(zhǔn)路徑進(jìn)行評分匯總，設(shè)備能夠根據(jù)實時變化的評分情況選擇最佳路徑，實現(xiàn)靈活的路徑動態(tài)調(diào)整，適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境的變化；

71、將所有路徑的綜合評分按照優(yōu)劣排序，為管理人員提供可視化的數(shù)據(jù)支撐，使得路徑?jīng)Q策過程更科學(xué)，助力高效生產(chǎn)管理。

72、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

73、通過對工作區(qū)域的詳細(xì)分析和路徑的優(yōu)化，此方案能有效減少機器人在自動化加工廠內(nèi)的運動時間，從而提高整體的生產(chǎn)效率；

74、系統(tǒng)自動監(jiān)測障礙物并調(diào)整路徑，減少了人工干預(yù)的需要，使得機器人能夠更加獨立地操作；

75、通過實時監(jiān)測和路徑調(diào)整，機器人能夠適應(yīng)工廠內(nèi)環(huán)境的變化，如障礙物的出現(xiàn)，保證生產(chǎn)流程的連續(xù)性和穩(wěn)定性；

76、通過分析各個目標(biāo)流程的生產(chǎn)評分和環(huán)境復(fù)雜度，能夠更有效地分配機器人資源，避免資源浪費，提高工作效率。