一种实现天车无人驾驶多天车间冲突规避的方法与流程

本发明涉及一种实现天车无人驾驶多天车间冲突规避的方法，用于解决冶金仓库中的天车实施无人驾驶技术后产生的多天车间作业冲突问题，通过计算机进行预计算、过程控制以及破坏的方法合理规避冲突，保证天车顺畅作业，属于冶金自动控制技术领域。

背景技术：

随着冶金行业智能工厂的发展，仓库天车无人驾驶系统得到普遍关注。天车作业特点在无人驾驶系统中更加突出：多天车间的作业区域存在公共区域来完成天车间的协作，在重叠区域作业就会导致天车间冲突；仓库天车作业类型多，天车与作业类型不能一一对应，天车间互有协作。同一类型的作业由2个以上的天车同时作业就会导致天车间冲突；作业紧凑导致天车停待时间短，不能做到1个天车完成另1个再作业，那么多天车同时响应就会导致天车间冲突，也就是说规避冲突的同时不能损失效率；天车无人驾驶防摆技术要求，天车启动后到目的地才能静止，中间过程异常停止大大降低了天车运行效率，这就要求规避冲突必须在天车从静止转入运动时进行控制，才能做到合理的规避冲突。规避冲突的合理性直接决定着天车无人驾驶系统的性能，不合理的规避策略，作业效率低下而且用户体验不佳。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种实现天车无人驾驶多天车间冲突规避的方法，实现给天车无人驾驶系统下发合理的、准确的、唯一的作业指令，缩短了避让天车的停待时间，同时降低了天车间出现冲突急停的概率，从而大大的提高了天车作业效率；根据天车运行或者静止状态采用不同的规避策略，通过使用预计算规避、过程控制规避以及破坏规避策略更好的保护设备，保证效率而且规避冲突更合理，解决背景技术存在的上述问题。

本发明的技术方案如下：

一种实现天车无人驾驶多天车间冲突规避的方法，通过与天车无人驾驶系统通信，接收天车无人驾驶系统的输入，同时向天车无人驾驶系统发送作业指令；通过计算将天车按运行规则两两合并成一组并与决策树一一对应（4）、判断两个天车的运行状态，确定采用预计算还是过程控制（5）、根据天车作业信息判断起吊起吊是否冲突、起吊放吊是否冲突、放吊起吊是否冲突、放吊放吊是否冲突，最终形成4位特征码（6）、根据当前两天车的状态以及天车当前运行的方向，决策出最终的执行方案（8）。

本发明也称为特征决策树群方法14。

本发明首先需要数据信息设置，然后进行特征决策树群计算，将现场天车运行的状态转变计算出当前应对的策略并提出决策，解决冲突；根据天车控制系统指令要求，对决策信息进行格式化并下发。

本发明的有益效果：本发明能够下发合理的、准确的、唯一的作业指令，缩短了避让天车的停待时间，同时降低了天车间出现冲突急停的概率，从而大大的提高了天车作业效率；根据天车运行或者静止状态采用不同的规避策略，通过使用预计算规避、过程控制规避以及破坏规避策略更好的保护设备，保证效率而且规避冲突更合理，适应了天车无人驾驶系统发展的未来需求，可持续对复杂程度日益增长的天车无人驾驶的顺畅、高效运行。

附图说明

图1是本发明实施例的构成示意图；

图2是本发明实施例的特征决策树群方法流程图；

图3是本发明实施例的双车避让特征码处理流程图；

图4是本发明实施例的多车决策树处理流程图；

图中标记如下：程序执行步骤0、程序执行步骤1、程序执行步骤2、程序执行步骤3、程序执行步骤4、程序执行步骤5、程序执行步骤6、程序执行步骤7、程序执行步骤8、程序执行步骤9、程序执行步骤10、作业信息管理11、天车状态信息管理12、数据库配置13、特征决策树群方法14、天车执行作业指令15、天车避让指令16。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

一种实现天车无人驾驶多天车间冲突规避的方法，通过与天车无人驾驶系统通信，接收天车无人驾驶系统的输入，同时向天车无人驾驶系统发送作业指令；通过计算将天车按运行规则两两合并成一组并与决策树一一对应（4）、判断两个天车的运行状态，确定采用预计算还是过程控制（5）、根据天车作业信息判断起吊起吊是否冲突、起吊放吊是否冲突、放吊起吊是否冲突、放吊放吊是否冲突，最终形成4位特征码（6）、根据当前两天车的状态以及天车当前运行的方向，决策出最终的执行方案（8）。

本发明也称为特征决策树群方法14。

本发明首先需要数据信息设置，然后进行特征决策树群计算，将现场天车运行的状态转变计算出当前应对的策略并提出决策，解决冲突；根据天车控制系统指令要求，对决策信息进行格式化并下发。

所述数据信息设置，包括：作业信息管理11、天车状态信息管理12、数据库配置13。作业信息管理11设置天车要执行作业的信息，包括天车号、作业号、起吊位、放卷位、作业类型、起吊位x坐标值、放卷位x坐标值、当前作业状态等识别冲突的重要信息。天车状态信息管理12设置天车当前的信息，包括天车号、当前位置x坐标值、是否操作暂停、是否操作作业锁定、是否操作回等待位、是否操作去目标位、是否系统控制暂停、是否系统控制作业锁定、是否系统控制回等待位、是否系统控制去目标位、当前天车所处的阶段。数据库配置13设置重要参数，包括小方向天车号、中间天车号、大方向天车号、暂停距离、再启动距离、避让距离、可忽略距离、天车宽度。

所述特征决策树群方法14：依据数据信息设置的天车作业信息11、天车状态信息12以及数据库配置13，确定出当前运行的天车数量以及确定决策树数量、根据所有天车状态共同决定规避策略（预计算规避、过程控制规避、破坏规避）、计算出天车间冲突特征串、天车优先级计算、天车运行方向计算、决定采用天车间运行的策略。如图3所示：定义决策树，即由两个天车的起放阶段的冲突特征串构成的，即根据两个天车起吊位和放卷位进行冲突分析，有四个阶段对应4组特征值：即两个车的起吊位、第一个车起吊位和第二个车的放卷位、第一个车放卷位和第二个车的起吊位、两个车的放卷位。每一组特征值对应树上的一个分支，共有16个分支，分支定义为“0000”、“0001”、“0010”、“0011”、“0100”、“0101”、“0110”、“0111”、“1000”、“1001”、“1010”、“1011”、“1100”、“1101”、“1110”、“1111”。决策树群则是由通过天车数量计算出的决策树构成，两个决策树群的天车作业区域不重叠。1个天车0棵决策树、2个天车需要1棵决策树；3个天车需要3棵决策树。决策树群包括的决策树的数量最大为3棵。根据决策树的数量进行分析：

决策树群中0棵决策树的作业指令：天车一直可作业。

决策树群中1棵决策树的作业指令：需要根据作业信息管理11中的两天车（定义为“a”和“b”）的起吊位（定义为“l”）和落卷位（定义为“u”），从数据库配置13中获取作业的安全距离、a与b的实际安装顺序。需验证作业位置距离是否达到安全距离、作业位置与天车的实际顺序是否存在交叉作业。从而得到a的l与b的l是否存在冲突、a的l与b的u是否存在冲突、a的u与b的l是否存在冲突、a的u与b的u是否存在冲突，有冲突则特征值为1；无冲突则特征值为0，得到a与b的冲突特征值。在从天车状态信息管理12的获取当前a与b天车处于哪个阶段，是否空载，是否正在起吊，结合冲突特征值确定在现阶段a与b是否有冲突。按表1对应选择出分析结论，按结论生成天车作业指令。

如图4所示，决策树群中3棵决策树的意义为不能直接给出作业结论，而是依据尽量有两天车同时作业的原则进行决策树群简化。根据3个天车得到作业信息的时间先后（毫秒级）定义天车的优先级，最先得到作业的天车优先级最高用“h”表示；第二得到作业的天车优先级次高用“m”表示；最后得到作业的天车优先级最低用“l”表示。将天车两两分组并计算冲突特征值，再根据两天车当前所处的阶段是否冲突形成化简特征值。按表2对应选择出化简结论，按结论就将原来的3棵树精简成0棵或1棵树。再根据决策树群中0棵或1棵树生成作业指令的方法决策出可作业的天车和避让天车。

所述根据天车控制系统指令要求，对决策信息进行格式化并下发包括：天车执行作业指令15、天车避让指令16。天车执行作业指令15向天车无人驾驶系统发出可以作业指令。天车避让指令16发出天车避让指令，包括天车号、移动目标x坐标值、移动目标y坐标值。

如图2所示，本发明所述的特征决策树群方法，包括如下步骤：

步骤0、配置系统参数，包括天车间的物理关系；

步骤1、输入所有天车的作业信息以及天车状态信息，并将原始信息进行合并、转换成系统可使用参数；

步骤2、通过作业信息确定天车运行数量；

步骤3、根据天车运行数量确定决策树的个数；

步骤4、将天车按运行规则两两合并成一组并与决策树一一对应；

步骤5、判断两个天车的运行状态，确定采用预计算还是过程控制；

步骤6、根据天车作业信息判断起吊起吊是否冲突、起吊放吊是否冲突、放吊起吊是否冲突、放吊放吊是否冲突，最终形成4位特征码；

步骤7、进入决策树对应的4位特征码分支进行处理，按照作业先后设置天车的优先级；

步骤8、根据当前两天车状态以及天车当前运行的方向，运用特征决策树群的方法，决策出最终的执行方案；

步骤9、根据执行方案转换成作业指令和避让指令下发；

步骤10、结束。