帶權(quán)重邊所組成的集合； 步驟2路徑網(wǎng)絡(luò)地圖的存儲 基于離散化的有向圖路徑網(wǎng)絡(luò)建模法，采用二叉樹的方法，對整個(gè)有向圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行 存儲； 步驟3多AGV系統(tǒng)二值法建模 采用二值法建立多AGV系統(tǒng)模型，以（0, 1)二值對多AGV系統(tǒng)中的不同空間資源、路徑 及時(shí)間進(jìn)行量化，確立以時(shí)間為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)； 步驟4局部搜索的動態(tài)路徑優(yōu)化 以靜態(tài)最優(yōu)路徑為基礎(chǔ)，采用局部動態(tài)路徑規(guī)劃的優(yōu)化方法，首先確定每個(gè)AGV在停 留節(jié)點(diǎn)的等待延遲時(shí)間，通過比較AGV行走動態(tài)搜索路徑所需時(shí)間與原來需要等待延時(shí)的 路徑消耗時(shí)間，確定選擇所需時(shí)間較少的路徑節(jié)點(diǎn)組合，實(shí)現(xiàn)AGV調(diào)度運(yùn)行路徑的優(yōu)化。2. -種如權(quán)利要求1所述的AGV調(diào)度管理的建模及其優(yōu)化方法，其特征在于，所述方 法具體步驟為 步驟I AGV運(yùn)行路徑網(wǎng)絡(luò)建模 建立AGV運(yùn)行環(huán)境的地圖模型，多AGV的運(yùn)行環(huán)境的布局采用離散化的有向圖進(jìn)行 路徑網(wǎng)絡(luò)的建t吳，基本的有向圖t吳型表不為，表 示路徑網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的集合，其中表示路徑中所有相鄰節(jié)點(diǎn)組成 的帶權(quán)重邊的集合，其中邊表示為兩節(jié)點(diǎn)的有序元素對，每條邊都有一個(gè)表示權(quán)重的函數(shù)權(quán)重表示時(shí)間，假設(shè)：任何時(shí)刻，在路徑網(wǎng)絡(luò)中，一條邊或者一個(gè)節(jié)點(diǎn)最多只有一 個(gè)AGV占用；系統(tǒng)中AGV的數(shù)目少于路徑中節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)未被占用，另外有 向圖中邊的長度大于AGV的長度與安全距離的和；AGV在路徑地圖中的位置，以其參考點(diǎn)在 路徑地圖中的位置和姿態(tài)表示，通常表示為步驟2路徑網(wǎng)絡(luò)地圖的存儲 根據(jù)離散化的有向圖路徑網(wǎng)絡(luò)建模法，以_表示所有的節(jié)點(diǎn)集，以￡表示所有的邊的 集合，整個(gè)有向圖的數(shù)據(jù)，采用二叉樹結(jié)構(gòu)的存儲可以表示為步驟3多AGV系統(tǒng)二值法建模 用（〇，1)表示路徑中節(jié)點(diǎn)或者邊的空間資源的使用情況，在節(jié)點(diǎn)未被占用的情 況下，有一個(gè)可利用的空間資源，將其置1，否則置〇,建立從節(jié)點(diǎn)到空間資源的映射i表示第i時(shí)刻第I個(gè)節(jié)點(diǎn)的空間資源的數(shù)量，以表示整個(gè)網(wǎng) 絡(luò)路徑中所有節(jié)點(diǎn)在第:歎時(shí)刻的空間資源的狀態(tài)及分布， 以AGV參考點(diǎn)的位置，表示整個(gè)AGV所在路徑網(wǎng)絡(luò)中的位置，設(shè)i表示編號為?的AGV， 設(shè)AGV的運(yùn)行用撤表示，以Mi、表示第t:個(gè)單位時(shí)刻，系統(tǒng)中AGV在整個(gè)路徑網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的 運(yùn)動激活狀態(tài)，在允許占用某些節(jié)點(diǎn)的情況下，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)被占用，則稱AGV在該節(jié)點(diǎn)的運(yùn) 動被激活，此時(shí)AGV在該節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)置為1，在其它未被占用的節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)置為0， 它表示的列向量，描述AGV正運(yùn)行在某條邊上，或者描述AGV停留在某個(gè)節(jié)點(diǎn)上或者 以某相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)的邊上，表達(dá)式定義如下：表不編號為I的AGV停留在錢齡.節(jié)點(diǎn)上；表示編號為I的AGV停留在由節(jié)點(diǎn)#_與％_組成的邊的某 點(diǎn)上；表示編號為I的AGV運(yùn)行在由節(jié)點(diǎn):?:與組成的邊上， 此時(shí)而下個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、;表示編號為的AGV正在運(yùn)行，并且執(zhí)行任務(wù)％ ;分別表示在節(jié)點(diǎn)_存在或不存在的編號為I的AGV ; f表示第f條邊，：表示以節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)的邊，且分別稱 為邊的上位節(jié)點(diǎn)、下位節(jié)點(diǎn)，這些變量滿足下式，設(shè)共有I臺AGV，空間資源I丨是防止不同AGV間沖突與碰撞的重要資源集合，設(shè)表示整個(gè)路徑網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的空間資源，在某時(shí)刻狀態(tài)的標(biāo) 識，模型中路徑網(wǎng)絡(luò)的空間資源的占用與釋放可以表示如下：表示AGV從節(jié)點(diǎn)到邊:?釋放的路徑網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)空間資源的數(shù)目，等于1表示由節(jié)點(diǎn) 在不經(jīng)過其它節(jié)點(diǎn)或者邊的情況下直接到達(dá)邊_，等于0則說明不能直接到達(dá)邊_ ;表示AGV從邊今到節(jié)點(diǎn)％所要占的路徑網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)空間資源的數(shù)目，等于0表示經(jīng)過邊 ,不能到達(dá)節(jié)點(diǎn)％，等于1說明經(jīng)過邊9可以到達(dá)節(jié)點(diǎn); 設(shè)路徑網(wǎng)絡(luò)中共有森個(gè)節(jié)點(diǎn)，:_條邊，那么可以定義如下節(jié)點(diǎn)與邊交互的狀態(tài)矩陣：,且其每個(gè)元素取值均為_￥ 的二值矩陣， 定義整體路徑網(wǎng)絡(luò)中AGV可以運(yùn)行的條件如下，表示將要被占用的節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的空間資源要大于或等于需要占用的資源數(shù)， 設(shè)分別表示編號為I的AGV，在第充時(shí)刻執(zhí)行任務(wù)時(shí)，運(yùn)行路徑節(jié) 點(diǎn)的組合、運(yùn)行路徑邊的組合、運(yùn)行路徑節(jié)點(diǎn)的空間資源狀態(tài)的標(biāo)識、運(yùn)行路徑節(jié)點(diǎn)上運(yùn)動 激活的狀態(tài)，對于編號為I的AGV，在其獨(dú)立的運(yùn)行路徑上，滿足其運(yùn)行的必要條件可表示如 下式：每個(gè)AGV運(yùn)行路徑的節(jié)點(diǎn)，都是整體網(wǎng)絡(luò)路徑節(jié)點(diǎn)的子集，可表示如下，每個(gè)AGV的〔^隨著時(shí)間IT的增加，得到下一時(shí)刻的表達(dá)式如下，設(shè)給定復(fù)個(gè)單位時(shí)間，定義變量當(dāng)AGV到達(dá)指定的任務(wù)節(jié)點(diǎn)，將1置1， 否則置〇, 的限制約束條件如下式所示： 3每臺AGV的運(yùn)行時(shí)間主要包括在節(jié)點(diǎn)組合:??中等待延時(shí)的時(shí)間、在邊組合崩^中的 運(yùn)行時(shí)間，優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)可表示為下式：式中W(?i)、&(€?, P)分別表示在節(jié)點(diǎn)錄、邊翁:占用的單位時(shí)間的數(shù)目，它們需滿足如 下條件，在滿足每個(gè)AGV運(yùn)行條件的情況下，確定運(yùn)行路徑節(jié)點(diǎn)，然后給定AGV節(jié)點(diǎn)運(yùn)動激活的 序列，使得總的運(yùn)行時(shí)間最小，如下式所示：步驟4局部搜索的動態(tài)路徑優(yōu)化 如果滿足下式，則采用靜態(tài)路徑優(yōu)化方法，如果滿足下式，則采用局部動態(tài)路徑優(yōu)化方法，采用局部動態(tài)路徑規(guī)劃的優(yōu)化的方法如下： 步驟4A根據(jù)任務(wù)的請求確定路徑網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)然后確定空閑的AGV編號 設(shè)為I，及當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)信息繼續(xù)執(zhí)行步驟4B，如果沒有空閑的AGV，則緩存任務(wù)的請 求，并執(zhí)行步驟4C ;如果沒有任務(wù)請求轉(zhuǎn)向步驟4C; 步驟4B在整體路徑節(jié)點(diǎn)中，確定每個(gè)接受任務(wù)的AGV的最短路徑的節(jié)點(diǎn)的集合，以表示迪杰斯特拉函數(shù)根據(jù)AGV當(dāng)前所在節(jié)點(diǎn)_及目標(biāo)節(jié)點(diǎn)整個(gè)路徑網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)確定最短路徑的節(jié)點(diǎn)的順序組合，用下式表示；步驟4C多個(gè)AGV間沖突碰撞的判斷，如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)的空間資源滿足步驟3中式的約束條件，那么保持不變，每個(gè)AGV保持當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并 返回步驟4A，如不滿足步驟3中式：的約束條件，執(zhí)行步驟4D ; 步驟4D可行域空間的求解，設(shè);表示等待延時(shí)的AGV占用節(jié)點(diǎn) 的集合，當(dāng)前時(shí)刻空間資源為〇的節(jié)點(diǎn)集合設(shè)為'表示AGV到達(dá)節(jié)點(diǎn):需要的時(shí)間： 步驟4D1求出節(jié)點(diǎn)的一級上位節(jié)點(diǎn)集合，如果滿足.則 I，如果轉(zhuǎn)向步驟4Ε，否則重新執(zhí)行步驟4D1，如果執(zhí)行步驟4D2 ; 步驟4D2如果?4內(nèi)存在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，且滿足或者如果％內(nèi)只存在一個(gè)節(jié)點(diǎn)::1??，那么節(jié)點(diǎn)％|^處的46￥的延遲時(shí)間表 示為求出節(jié)點(diǎn)··的級上位節(jié)點(diǎn)集合，其 中O級表示自身，設(shè)為1?，滿足如果滿足返回步驟4D1，否則執(zhí) 行步驟4D3 ; 步驟4D3確定集合中任意節(jié)點(diǎn)處AGV的等待延時(shí)，屬于集合1??任意的節(jié)點(diǎn)％， 在該節(jié)點(diǎn)等待延時(shí)的AGV的延時(shí)表示為，如果節(jié)點(diǎn)^^只有一個(gè)上 位節(jié)點(diǎn)那么停留在該節(jié)點(diǎn)的AGV等待延時(shí)的時(shí)間：如果節(jié) 點(diǎn)有兩個(gè)上位節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)_、，且，則停留在兩個(gè)上位節(jié)點(diǎn)的AGV 的延時(shí)分別表示為下式，步驟4D4如果存在節(jié)點(diǎn):_|^||；，貝輸定其等待時(shí)間，根據(jù)節(jié)點(diǎn)集合_丨_.〇.:惡.，那么節(jié)點(diǎn) 個(gè)數(shù)不小于3,且以作為起始節(jié)點(diǎn)的可行路徑組合共有- 2個(gè)，從這些路徑節(jié)點(diǎn)的組合 中，選取那些從起始節(jié)點(diǎn)開始，每條邊的時(shí)間權(quán)重都是嚴(yán)格按照降序排列的路徑組合，采用 組成路徑的節(jié)點(diǎn)集合來表示，設(shè)為_，去除茲中所有的節(jié)點(diǎn)g以及所有重復(fù)的節(jié)點(diǎn)，剩下節(jié) 點(diǎn)集合設(shè)為獄，設(shè)集合緩中節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為f，那么可計(jì)算節(jié)點(diǎn)處的AGV的延時(shí)如下 式所示，步驟4D5確定節(jié)點(diǎn)的級上位節(jié)點(diǎn)集合，設(shè)為||gg，滿足集合中任意節(jié)點(diǎn)處AGV的等待延時(shí)按步驟4D3確定， 然后執(zhí)行步驟4E，否則返回步驟4D1 ; 步驟4E局部動態(tài)路徑搜索與選擇，分別表示編號為的AGV等待延 時(shí)所在當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)與當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)所在節(jié)點(diǎn)路徑集介中的下方第個(gè)i節(jié)點(diǎn)； 步驟4E1初始化參數(shù)表示AGV編號.=I, d = :?.; 步驟4E2采用迪杰斯特拉方法，獲取動態(tài)路徑節(jié)點(diǎn)集合如 果AGV選擇原路徑的運(yùn)行時(shí)間及動態(tài)路徑的運(yùn)行時(shí)間滿足，則更新原有路徑的節(jié)點(diǎn)集合 ，使得編號為>的AGV局部或者全部變換運(yùn)行 路線，選擇動態(tài)規(guī)劃的路線運(yùn)行，并執(zhí)行步驟4E3 ;如果.，那么執(zhí)行：則執(zhí)行步驟4E3,否則繼續(xù)執(zhí)行步 驟 4E2 ; 步驟4E3循環(huán)終止的判斷，設(shè)等待延時(shí)的AGV的總數(shù)有如果滿足條件那么停止循環(huán)，否則? = ￡ .十:1,，d 1，返回步驟4E2。3. 如權(quán)利要求2所述的AGV調(diào)度管理的建模及其優(yōu)化方法，其特征在于，所述權(quán)重表示 距離、時(shí)間或運(yùn)行成本等。4. 如權(quán)利要求2所述的AGV調(diào)度管理的建模及其優(yōu)化方法，其特征在于，所述AGV路徑 的交叉點(diǎn)、工作站、工位、終點(diǎn)，分別對應(yīng)有向圖中的節(jié)點(diǎn)，相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間的線段稱為邊， 在距離較大的邊上插入數(shù)個(gè)離散化的點(diǎn)，以獲得分辨率更高的有向圖。
【專利摘要】本發(fā)明公開了AGV調(diào)度管理的建模及其優(yōu)化方法，屬于AGV運(yùn)行調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域。目的是提供AGV調(diào)度管理的建模及其優(yōu)化方法，不僅可以實(shí)現(xiàn)無碰撞運(yùn)行，而且通過獲取最優(yōu)路徑，從而提高系統(tǒng)整體運(yùn)行效率。所述方法包括以下步驟：步驟1：AGV運(yùn)行路徑網(wǎng)絡(luò)建模；步驟2：路徑網(wǎng)絡(luò)地圖的存儲；步驟3：多AGV系統(tǒng)二值法建模；步驟4：局部搜索的動態(tài)路徑優(yōu)化方法。適用于多AGV調(diào)度管理系統(tǒng)中AGV運(yùn)行的調(diào)度管理與路徑規(guī)劃的優(yōu)化。
【IPC分類】G06Q10/04, G06Q10/06
【公開號】CN105354648
【申請?zhí)枴緾N201510913966
【發(fā)明人】李國飛, 王斌
【申請人】深圳力子機(jī)器人有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月12日