一种AGV的避让调度控制方法及系统与流程
本发明涉及自动引导运输车的技术领域，尤其涉及一种agv的避让调度控制方法、装置及系统。
背景技术：
agv(automatedguidedvehicle)意即“自动引导运输车”。它是工业4.0智慧工厂重要的运输工具，agv运行效率很大程度上影响着整个无人化工厂生产效率。agv作为智慧化无人工厂的交通工具，承载工件转运任务，连接着智慧工厂中各个生产单元模块有序高效的运转。因此，多agv协同作业时在整个工厂交通路线必须高效、有序、安全的运行。
目前，如果当前agv规划的路径上停着一台或多台处于空闲状态的agv，则会造成当前agv一直处于静止状态，无法完成任务。这种agv的调度控制方法明显不合理，也降低了多agv协作运行的效率。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中agv的调度控制效率低的缺陷，提供一种agv的避让调度控制方法、装置及系统。
本发明第一方面，提供了一种agv的避让调度控制方法，包括以下步骤：
路径规划步骤、规划当前agv的当前任务行走路径；
冲突点检测步骤、检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点，所述冲突点为当前任务行走路径与调度区域内其它agv的行走路径重合的路径点；有则转避让判断步骤；否则规划正在执行路径并转任务执行步骤；
避让判断步骤、找出最远不冲突点作为正在执行路径，检测正在执行路径不为空时转任务执行步骤，检测正在执行路径为空时判断冲突agv是否为空闲agv，是则规划冲突agv的避让任务，否则等待预设时间转冲突点检测步骤重新检测是否有冲突点；
任务执行步骤、控制当前agv前进执行任务，正在执行路径完毕判断当前任务是否存在剩余路径，是则转冲突点检测步骤将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则将当前agv切换为空闲状态。
在根据本发明所述的agv的避让调度控制方法中，优选地，所述避让判断步骤中通过以下公式规划冲突agv的避让任务：
其中{pbwp}为规划的该冲突agv的行走路径点集合，
在根据本发明所述的agv的避让调度控制方法中，优选地，所述避让判断步骤中通过以下公式计算：
其中pb为冲突agv所在位置，pd为该区域中冲突agv可以选取的避让点，t＝||pb-pd||表示冲突agv从所在位置到避让点位置的行走时间，tbz为冲突agv的转弯时间，cdz为冲突agv到避让点位置的转弯数量，
在根据本发明所述的agv的避让调度控制方法中，优选地，所述任务执行步骤包括：
1)控制当前agv前进并到达一个新的路径点；
2)判断当前新的路径点是否为正在执行路径的终点，是则转步骤3)，否则转步骤1)；
3)判断当前任务是否存在剩余路径，是则转步骤2)将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则将当前agv切换为空闲状态。
在根据本发明所述的agv的避让调度控制方法中，优选地，所述路径规划步骤中通过以下公式规划当前agv的当前任务行走路径：
其中{pawp}为当前agv的当前任务行走路径点集合，
本发明还提供了另一种agv的避让调度控制方法，包括以下步骤：
路径规划步骤、规划当前agv的当前任务行走路径；
冲突点检测步骤、检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点，所述冲突点为当前任务行走路径与调度区域内其它agv的行走路径重合的路径点，有则转避让判断步骤，否则规划正在执行路径并转任务执行步骤；
避让判断步骤、判断冲突agv是否为空闲agv，是则规划冲突agv的避让任务，否则找出最远不冲突点作为正在执行路径，检测正在执行路径不为空时转任务执行步骤，检测正在执行路径为空时转冲突点检测步骤重新检测是否有冲突点；
任务执行步骤、控制当前agv前进执行任务，正在执行路径完毕判断当前任务是否存在剩余路径，是则转冲突点检测步骤将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则将当前agv切换为空闲状态。
在根据本发明所述的agv的避让调度控制方法中，优选地，所述避让判断步骤中通过以下公式规划冲突agv的避让任务：
其中{pbwp}为规划的该冲突agv的行走路径点集合，
本发明第二方面，提供了一种agv的避让调度控制装置，包括：
路径规划单元，用于规划当前agv的当前任务行走路径；
冲突检测单元，用于检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点，所述冲突点为当前任务行走路径与调度区域内其它agv的行走路径重合的路径点，有则启动避让判断单元，否则规划正在执行路径并启动任务执行单元；
避让判断单元，用于找出最远不冲突点作为正在执行路径，检测正在执行路径不为空时启动任务执行单元，检测正在执行路径为空时判断冲突agv是否为空闲agv，是则规划冲突agv的避让任务，否则等待预设时间，再次启动冲突检测单元重新检测是否有冲突点；
任务执行单元，用于控制当前agv前进执行任务，正在执行路径完毕判断当前任务是否存在剩余路径，是则启动冲突检测单元将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则将当前agv切换为空闲状态。
本发明还提供了另一种agv的避让调度控制装置，包括：
路径规划单元，用于规划当前agv的当前任务行走路径；
冲突检测单元，用于检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点，所述冲突点为当前任务行走路径与调度区域内其它agv的行走路径重合的路径点，有则启动避让判断单元，否则规划正在执行路径并启动任务执行单元；
避让判断单元，用于判断冲突agv是否为空闲agv，是则规划冲突agv的避让任务，否则找出最远不冲突点作为正在执行路径，检测正在执行路径不为空时启动任务执行单元，检测正在执行路径为空时启动冲突检测单元重新检测是否有冲突点；
任务执行单元，用于控制当前agv前进执行任务，正在执行路径完毕判断当前任务是否存在剩余路径，是则启动冲突检测单元将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则将当前agv切换为空闲状态。
本发明第三方面，提供了一种agv的避让调度控制系统，包括如前所述的agv的避让调度控制装置，以及与之通讯的多个agv。
实施本发明的agv的避让调度控制方法、装置和系统，具有以下有益效果：
1、本发明在当前agv检测到路径上停着处于空闲状态的agv时，给空闲agv选择一个最近不在当前agv行走路径上的点作为避让点并规划出避让路径，使得当前agv可以正常行驶。
2、进一步地，本发明还提供了一种优选的避让路径规划方法，并可结合转弯时间和转弯数量及行走速度优化具体的时间计算方式。
3、进一步地，本发明可以通过两种方式实现避让判断流程：第一种在检测到冲突点时即对空闲agv进行避让规划；第二种方式在检测到冲突点时先前进至最远不冲突点处时再对空闲agv进行避让规划，第二种方式可以允许空闲agv在此时间段内接受任务，从而提高agv调度效率。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的agv的避让调度控制方法的流程图；
图2为根据本发明第二实施例的agv的避让调度控制方法的流程图；
图3为根据本发明agv的避让调度控制方法的示意图；
图4为根据本发明优选实施例的agv的避让调度控制装置的模块框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为根据本发明第一实施例的agv的避让调度控制方法的流程图。如图1所示，该实施例提供的agv的避让调度控制方法至少包括以下步骤：
首先，在步骤s101中，执行路径规划步骤，规划当前agv的当前任务行走路径。该当前任务行走路径是指当前agv从当前所在位置到当前任务终点的位置的行走路径。当给agv分配任务时，可以采用任何本领域使用的agv分配规则，或者采用任何本领域使用的路径规划方法来规划当前任务行走路径。在本发明的一些实施例中，可以给当前agv规划一条到达任务终点最短的路径作为当前任务行走路径。
优选地，该步骤s101中通过以下公式规划当前agv的当前任务行走路径：
其中{pawp}为当前agv的当前任务行走路径点集合，pawp为当前agv的当前任务行走路径点，
随后，执行冲突检测步骤，包括步骤s102和步骤s103：
在步骤s102中，检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点，所述冲突点为当前任务行走路径与调度区域内其它agv的行走路径重合的路径点，有则转步骤s104；否则转步骤s103。
本发明通过以下方式检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点：首先，为了不让agv相撞，在agv前进执行任务前，提前规划好agv的行走路径，并将规划好的agv行走路径上的路径点都标记上，说明在这些路径点可能会发生碰撞。随后，检测当前agv的当前任务行走路径上是否有已经标记上的路径点，如果有确定该路径点为当前agv的当前任务行走路径与调度区域内其它agv的行走路径重合的路径点。此处的路径点可以指调度区域内道路上人为设定的位置点，或者布置有rfid标签的位置点。
在步骤s103中，规划正在执行路径。本发明中正在执行的路径的定义为：当前agv在运行过程中，由于前方的点可能是冲突点，因此将当前agv前进到尽可能远的点的路径作为正在执行路径。如果前方有冲突点，则该正在执行路径为从当前agv所在位置前进到最远不冲突点的位置的路径。如果前方没有冲突点，则正在执行路径为从当前agv所在位置前进到终点的路径。
在步骤s104～s108中，执行避让判断步骤，包括：
在步骤s104中，找出最远不冲突点作为正在执行路径。
在步骤s105中，检测正在执行路径是否为空，是则转步骤s106，否则转步骤s109。该步骤中正在执行路径为空则表示已经到达最远不冲突点，需要进行避让判断。如果正在执行路径不为空则表示需要转任务执行步骤继续前进。
在步骤s106中，判断冲突agv是否为空闲agv，是则转步骤s107，否则转步骤s108。当正在执行路径为空则表示当前agv已经到达最远不冲突点，再检测冲突agv是否为空闲状态，以及是否启动其进行避让。也就是说，该第一实施例中挡路的冲突agv不会提前进行规划，在当前任务agv行走到冲突agv前边时候再对冲突agv进行规划。主要考虑到在这段时间内，该空闲状态的冲突agv可能接收新的任务，所以不予提前规划。
在步骤s107中，规划冲突agv的避让任务。该步骤中规划冲突agv的避让路径，并控制冲突agv执行该避让路径到避让点，并将冲突agv占用的路径点标记为空，即未被占用。随后将当前任务的剩余路径作为当前任务行走路径，并转步骤s102重新检测是否有冲突点。在步骤s102中重新检测冲突点，由于冲突点已经释放，如果此时剩余路径没有冲突点，则将转步骤s103，正常执行任务。
该步骤s107中通过以下公式规划出该冲突agv的避让任务：
其中{pbwp}为规划的该冲突agv的行走路径点集合，
在步骤s108中，等待预设时间，随后将当前任务的剩余路径作为当前任务行走路径，并转步骤s102重新检测是否有冲突点。由于该步骤中检测冲突agv不是空闲状态，即为任务agv，此时等待预设时间后可能该任务agv已经因为执行任务而离开了冲突点，因此当前agv可以重新检测是否有冲突点，并重新启动执行任务。
在步骤s109～s112中，执行任务执行步骤，包括：
在步骤s109中，控制当前agv前进并到达一个新的路径点。本发明可以预先在调度区域的道路上，例如在厂区的行进道路上，每隔预定距离布置一个rfid标签。在agv上布置rfid读卡器，通过该rfid读卡器读取安装在调度区域的道路上的rfid标签的信号。该步骤中可以通过与agv通讯，控制该当前agv在道路上前进，并且通过检测agv是否读取到一个rfid标签的信号来检测其是否达到一个新的路径点，如果当前agv读取到一个新的rfid标签的信号，则该agv已经到达该rfid标签对应的路径点。
在步骤s110中，检测当前新的路径点是否为正在执行路径的终点，是则转步骤s111，否则转步骤s109。步骤s109和步骤s110的目的在于使当前agv执行完正在执行路径。
在步骤s111中，判断当前任务是否存在剩余路径，是则转步骤s102将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则转步骤s112。如果前面步骤s102中当前agv没有检测到冲突点时，则正在执行路径为当前任务行走路径，正在执行路径的终点为当前任务的终点，因此没有剩余路径，表示该当前agv已完成当前任务，转步骤s112将其切换至空闲状态。如果前面步骤s102中当前agv检测到冲突点，则正在执行路径的终点为最远不冲突点，因此当前任务还有剩余路径，需要转步骤s102将剩余路径作为当前任务行走路径，并根据新的地图信息来判断剩余路径上是否还存在冲突点，从而可以更新自己的正在执行路径。
在步骤s112中，将当前agv切换为空闲状态，表示该当前agv已完成当前任务。
由此可见，现有技术中如果当前agv规划的路径上停着一台或多台处于空闲状态的agv，则会造成当前agv一直处于静止状态，无法完成任务。而本发明的agv的避让调度控制方法很好地解决了该问题，本发明在当前agv检测到路径上停着处于空闲状态的agv时，就给空闲agv选择一个最近不在当前agv行走路径上的点作为避让点并规划出避让路径，当该空闲agv到达避让点后，当前agv开始运行。并且，在该第一实施例中，agv在检测到冲突后，先到达最远不冲突点，随后根据新的地图信息来更新自己的正在执行路径，若更新后的正在执行路径依旧为空，说明机器人已经到了冲突点的前一个点并且冲突点依旧没有被释放。这个时候，再让系统判断是否为空闲agv以及是否进行避让。该方式可以不提前对冲突agv进行规划，在当前任务agv行走到冲突agv前边时候再对冲突agv进行规划，以便于冲突agv在这段时间内接收新的任务。更进一步地，本发明还提供了一种优选的避让规划方法，并可进一步结合转弯时间和转弯数量及行走速度优化具体的规划路径。
请参阅图2，为根据本发明第二实施例的agv的避让调度控制方法的流程图。如图2所示，该第二实施例包括以下步骤
首先，在步骤s101中，执行路径规划步骤，规划当前agv的当前任务行走路径。
随后，执行冲突检测步骤，包括步骤s102和步骤s103：
在步骤s102中，检测所述当前任务行走路径上是否有冲突点，所述冲突点为当前任务行走路径与调度区域内其它agv的行走路径重合的路径点，有则转步骤s206；否则转步骤s103。
在步骤s103中，规划正在执行路径。
上述步骤与实施例1中步骤s101～s103相同，在此不再赘述。
该第二实施例中避让判断步骤包括：
在步骤s206中，判断冲突agv是否为空闲agv，是则转步骤s207，否则转步骤s104。
在步骤s207中，规划冲突agv的避让任务。该步骤中规划冲突agv的避让路径，并控制冲突agv执行该避让路径到避让点，并将冲突agv占用的路径点标记为空，即未被占用。随后将当前任务的剩余路径作为当前任务行走路径，并转步骤s102重新检测是否有冲突点。由于冲突点已经释放，如果此时剩余路径没有冲突点，则将转步骤s103，正常执行任务。该步骤s207中规划路径的方法与第一实施例中步骤s107相同，在此不再赘述。
在步骤s104中，找出最远不冲突点作为正在执行路径。
在步骤s105中，检测正在执行路径是否为空，是则转步骤s102或者步骤s208，否则转步骤s109。该步骤中正在执行路径为空则表示已经到达最远不冲突点，需要进行避让判断。如果正在执行路径不为空则表示需要转任务执行步骤继续前进。
在步骤s208中，等待预设时间，随后将当前任务的剩余路径作为当前任务行走路径，并转步骤s102重新检测是否有冲突点。由于该步骤中检测冲突agv不是空闲状态，即为任务agv，此时可行进至最远不冲突点，并将剩余路径作为当前任务行走路径并重新检测是否有冲突点。该步骤s208为可选步骤，因为任务agv可能在执行任务之后离开了当前冲突点，此时通过更新的地图重新检测无冲突点后可继续执行任务。如果仍然未离开冲突点，即多次检测正在执行路径为空，表明前方依旧被占用，则执行该步骤s208，等待预设时间后，再进行检测。
在步骤s109～s112中，执行任务执行步骤。该步骤与第一实施例中步骤s109～s112相同，在此不再赘述。
请参阅图3，为根据本发明agv的避让调度控制方法的示意图。如图3所示，agv-a从4号点到33号点执行任务，在规划路径时，发现路径点7-8-9已经被agv-b标记上。按照第一种避让调度控制方法，其避让调度控制的具体步骤如下：
1)规划agv-a的当前任务行走路径为4-5-6-7-8-9-37-36-35-21-34-33。
2)检测是否有冲突点，由于7-8-9号点被标记上，因此判断其为冲突点。
3)找到最远不冲突点作为正在执行路径，即4-5-6。agv-a运行到第6号点时检测正在执行路径为空；
4)检测冲突agv-b仍然为空闲状态，则规划避让路径，通过上述公式规划出agv-b的避让点，最近的避让点为第10号点以及第38号点，根据上述综合考虑转弯时间及转弯数量的算法公式，同样路径距离的情况下，第38点需要转弯1次，所以时间最短的避让路径为7-8-9-10。控制冲突agv执行到避让点10。将路径点7-8-9标记为空。
4)重新检测7-8-9-37-36-35-21-34-33上是否有冲突点，由于冲突点已经释放，如果此时剩余路径没有冲突点，则agv-a将正常前往第33号路径点执行任务。
按照第二种避让调度控制方法，其避让调度控制的具体步骤如下：
1)规划agv-a的当前任务行走路径为4-5-6-7-8-9-37-36-35-21-34-33。
2)检测是否有冲突点，由于7-8-9号点被标记上，因此判断其为冲突点。
3)检测冲突agv-b为空闲状态，则规划避让路径，通过上述公式规划出agv-b的避让点，最近的避让点为第10号点以及第38号点，根据上述综合考虑转弯时间及转弯数量的算法公式，同样路径距离的情况下，第38点需要转弯1次，所以时间最短的避让路径为7-8-9-10。控制冲突agv执行到避让点10。将路径点7-8-9标记为空。
4)重新检测4-5-6-7-8-9-37-36-35-21-34-33上是否有冲突点，由于冲突点已经释放，如果此时剩余路径没有冲突点，则agv-a将正常前往第33号路径点执行任务。
请参阅图4，为根据本发明第一实施例的agv的避让调度控制装置的模块框图。如图4所示，该避让调度控制装置400包括：路径规划单元401、冲突检测单元402、避让判断单元403和任务执行单元404。
其中，路径规划单元401用于规划当前agv的当前任务行走路径。该当前任务行走路径是指从当前agv从当前所在位置到当前任务终点的位置的行走路径。当给agv分配任务时，可以采用任何本领域使用的agv分配规则，或者采用任何本领域使用的路径规划方法来规划当前任务行走路径。在本发明的一些实施例中，可以给当前agv规划一条到达任务终点最短的路径作为当前任务行走路径。该路径规划单元401执行的操作与本发明方法第一实施例中路径规划步骤一致，在此不再赘述。
冲突检测单元402用于检测当前任务行走路径上是否有冲突点，所述冲突点为当前任务行走路径与区域内其它agv的行走路径重合的路径点，有则启动避让判断单元403，否则规划正在执行路径并启动任务执行单元404。该冲突检测单元402执行的操作与本发明方法第一实施例中冲突点检测步骤一致，在此不再赘述。
避让判断单元403用于找出最远不冲突点作为正在执行路径，检测正在执行路径不为空时启动任务执行单元404，检测正在执行路径为空时判断冲突agv是否为空闲agv，是则规划冲突agv的避让任务，否则等待预设时间，再次启动冲突检测单元402重新检测是否有冲突点。该避让判断单元403执行的操作与本发明方法第一实施例中避让判断步骤一致，在此不再赘述。
任务执行单元404用于控制当前agv前进执行任务，正在执行路径完毕判断当前任务是否存在剩余路径，是则启动冲突检测单元402将剩余路径作为当前任务行走路径判断是否有冲突点，否则将当前agv切换为空闲状态。该任务执行单元404执行的操作与本发明方法第一实施例中任务执行步骤一致，在此不再赘述。
本发明还提供了第二实施例的agv的避让调度控制装置。该第二实施例与第一实施例基本相同，区别在于：
避让判断单元403用于判断冲突agv是否为空闲agv，是则规划冲突agv的避让任务，否则找出最远不冲突点作为正在执行路径，检测正在执行路径不为空时启动任务执行单元404，检测正在执行路径为空时再次启动冲突检测单元402重新检测是否有冲突点。该避让判断单元403执行的操作与本发明方法第一实施例中避让判断步骤一致，在此不再赘述。
本发明还相应提供了一种agv的避让调度控制系统，该调度控制系统包括如前第一实施例或者第二实施例所述的agv的避让调度控制装置400，以及与之通讯的多个agv。优选地，所述多个agv通过读取地面的rfid标签发送位置信息给调度控制装置400。由调度控制装置400统一调度各个agv，为其分配任务及规划路径，从而控制各个agv行进执行任务。
综上所述，本发明的多agv在协作规划路径时，总是规划最短路径给作业agv，并且如果碰到冲突agv为空闲车挡住了道路，则让其主动避让，agv无需绕道行走。本发明可以满足多agv无堵塞、无碰撞的作业，并且可以充分利用厂区的空间，无需环形绕道行走，而且可以保证agv的作业效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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