一种基于时空网络模型的AGV调度方法与流程

一种基于时空网络模型的agv调度方法
技术领域
1.本发明属于调度作业技术领域，具体涉及一种基于时空网络模型的agv调度方法。


背景技术：

2.物流面积的增大造成成本增加，成为限制生产扩容、新车型投产的重要因素，各物流规划部门逐渐将眼光放到到如何利用上层空间，实现密集存储的目标上。同时本着“搬运即浪费”“消除浪费”的理念，越来越多的物流环节采用agv搬运来替代原有的人工搬运。agv是实现水平作业的智能设备，其调度系统智能化程度的高低，运行效率的大小很大程度上决定了自动化立体库的运行效率。
3.路径规划研究一直是agv系统的热点和难点问题，国内外学者均做出了突出贡献。多agv系统路径规划较单车路径规划算法更为复杂，专家学者对此类优化问题提出很多有效的优化算法，最常见的算法包括：遗传算法、粒子群优化算法、蚁群算法等。
4.agv路径优化是确定agv在执行时仓库内具体的走行路径方案，并对多agv间的路径冲突进行疏解。其中，agv间的运行干扰主要包括如下三类：
5.(1)路段干扰：在直线路段内，多辆agv需通过同一直线路段，且各agv的通过时间存在重叠；
6.(2)节点干扰：在路段衔接处，多辆agv需通过同一线路交叉节点进行转向，且转向运行时间存在重叠；
7.(3)作业干扰：在直线路段内，agv对堆码在路段旁的货物进行旋转、顶升等作业，导致其他agv无法通过该路段。
8.可看出，确定agv的走行路方案时，需要从时、空两个角度对agv间的干扰关系进行识别与疏解。
9.(2)目前现有的作业流程方案
10.现有agv冲突检测及疏解方法大多为等待策略，即冲突的两台agv中，一辆agv提前停车让行，等待另一台agv通过后再继续运行。
11.这种冲突疏解办法会造成agv工作效率的降低，从而降低整体自动化仓库的运行效率。


技术实现要素：

12.为防止等待时间过长导致后续agv发生持续拥堵甚至系统死锁等问题，本发明提供了一种基于时空网络模型的agv调度方法；本发明基于时空网方法，从时、空两个维度对各agv运行路径中可能出现的冲突进行描述，构建agv动态冲突检测及解决算法，并在算法求解过程中对其进行动态识别，避免同一时段内，多个agv对某路段同时占用情况，从而对智能仓储运输系统中的agv可能存在的路径冲突问题进行识别、检测，并试图寻求新的路径寻优办法，在新的拓扑网中寻找最短路，优化agv运行路径。
13.本发明通过如下技术方案实现：
14.一种基于时空网络模型的agv调度方法，具体包括如下步骤：
15.步骤一：数据初始化，并通过拓扑网络构建路径模型；
16.步骤二：正在执行任务的agv利用dijkstra算法寻找一个最短路径(a_1,a_2,a_3,
…
a_n)，与之前未完成订单任务的agv剩余运行路径(b_i,b_(i+1),b_(i+2),
…
b_n)进行信息比对，从而判断路径中是否存在冲突及冲突类型；其中，a为正在执行任务的agv的路径序列，b为之前未完成订单任务的agv的路径序列，n为时间序列，n为大于1的整数，i小于n；
17.步骤三：若存在a_i＝b_j，则agv车辆会发生冲突，然后通过路径位置确定冲突类型并进行疏解。
18.进一步地，步骤一中的数据初始化包括agv位置的初始化、恢复路网信息及agv任务列表的初始化。
19.进一步地，步骤二中所述路径中是否存在冲突，具体判断如下：首先，判断正在执行任务的agv与之前未完成订单任务的agv剩余运行路径之间是否存在空间冲突，若存在空间冲突，则进一步判断该空间冲突的节点的占用时间是否存在其他冲突类型。
20.进一步地，步骤二中所述的冲突类型包括路段干扰、节点干扰及作业干扰。
21.进一步地，步骤三具体步骤如下：
22.若空间上存在冲突干扰，则正在执行任务的agv正常进行，之前未完成订单任务的agv选择其他路径进行绕路规避，重新选择次短路；
23.若时间上存在冲突干扰，则之前未完成订单任务的agv进行等待，正在执行任务的agv正常进行，待正在执行任务的agv通过冲突节点后，之前未完成订单任务的agv继续进行剩余运行路径。
24.与现有技术相比，本发明的优点如下：
25.1、本发明的方法减少了agv等待时间，通过动态冲突检测，避免agv路径冲突；
26.2、提高了自动化立体库运转效率，通过算法规避agv运行冲突，进而提高自动化立体库运转效率；
27.3、能够适应自动化立体库动态运行环境，预判运行冲突产生时间，规避碰撞风险。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
29.图1为本发明的一种基于时空网络模型的agv调度方法的流程图。
30.图2为本发明实施例1的正在执行任务的agv与之前未完成订单任务的agv的作业路径及时间序列示意图；
31.图3为本发明实施例1疏解冲突后的正在执行任务的agv与之前未完成订单任务的agv的作业路径及时间序列示意图。
具体实施方式
32.为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
36.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
37.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
38.实施例1
39.本发明对时、空进行离散化的基础上，使用“位置-时间”时空网络，多agv路径优化问题进行量化描述。该时空网络模型的优势在于，可通过对干扰弧集的预先梳理，确定agv走行路径间的干扰关系，从而在模型中对冲突疏解进行描述。本发明通过在拓扑网络中，将相互冲突的路径在固定成本上添加额外成本形成新的拓扑网络，在所建的拓扑网络中，针对当前任务的agv车辆重新规划路径，寻求当前网络的最短路径。
40.如图1所示，本实施例提供了一种基于时空网络模型的agv调度方法，具体包括如下步骤：
41.步骤一：数据初始化，并通过拓扑网络构建路径模型；
42.步骤一中的数据初始化包括agv位置的初始化、恢复路网信息及agv任务列表的初始化；
43.步骤二：正在执行任务的agv利用dijkstra算法寻找一个最短路径(a_1,a_2,a_3,
…
a_n)，与之前未完成订单任务的agv剩余运行路径(b_i,b_(i+1),b_(i+2),
…
b_n)进行信息比对，从而判断路径中是否存在冲突及冲突类型；其中，a为正在执行任务的agv的路径序列，b为之前未完成订单任务的agv的路径序列，n为时间序列，n为大于1的整数，i小于n；
44.步骤二中所述路径中是否存在冲突，具体判断如下：首先，判断正在执行任务的agv与之前未完成订单任务的agv剩余运行路径之间是否存在空间冲突，若存在空间冲突，
则进一步判断该空间冲突的节点的占用时间是否存在其他冲突类型；
45.步骤三：若存在a_i＝b_j，则agv车辆会发生冲突，然后通过路径位置确定冲突类型并进行疏解。
46.步骤三具体步骤如下：
47.若空间上存在冲突干扰，则正在执行任务的agv正常进行，之前未完成订单任务的agv选择其他路径进行绕路规避，重新选择次短路；
48.若时间上存在冲突干扰，则之前未完成订单任务的agv进行等待，正在执行任务的agv正常进行，待正在执行任务的agv通过冲突节点后，之前未完成订单任务的agv继续进行剩余运行路径。
49.实施例2
50.如图2所示，以两台agv运行调度的简单举例说明，正在执行任务的agv的最短路径为(2_3，3_4，1_5，4_6，7_7，6_8，5_9)，之前未完成订单任务的agv剩余运行路径为(11_3，10_4，9_5，8_6，7_7，6_8，5_9)，将两个路径进行信息比对，从图2中可以判断出正在执行任务的agv与之前未完成订单任务的agv在时间序列7,8,9时均计划访问路径序列7-6-5，此时若按照计划的agv运行序列进行，则两台agv之间会存在作业的干扰问题；
51.此时，如图3所示，优先执行正在执行任务的agv的作业任务，针对之前未完成订单任务的agv执行等待策略，等待一个时间单元，待正在执行任务的agv通过冲突时间节点后，之前未完成订单任务的agv再开始进行作业。
52.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
53.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
54.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。