AGV全局调度方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及agv调度领域，尤其涉及一种agv全局调度方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、agv(automatic guided vehicle)协同工作被广泛应用于智能仓储物流等调度业务，实现多agv协同工作的系统可以被视为一个根据多agv的状态利用资源分配机制高效的实现无碰撞的调度业务目标的系统。从资源分配的角度，调度系统要确保每个资源独占性以确保多agv之间无碰撞，资源可以是时间资源或者空间资源。死锁现象是避免资源冲突条件不被满足的结果，既实现无碰撞调度业务的结果，但降低系统的任务执行效率，甚至会造成更多车辆的死锁以至所有agv停滞。但由于人为与非人为干扰因素，此多agv所组成的系统是一个动态的不确定性系统，使得多agv死锁现象几乎无法避免。agv的冲突和死锁问题处理的是否合理，是多agv可以协同工作并高效完成调度业务的关键。

2、虽然现有很多基于路径点和路径线为原子资源的全局资源分配调度方法，如时间窗，基于图论的死锁环检测等避免死锁及死锁探测方法，但这些算法的复杂度过高或者对agv的同步下的状态控制要求很高，而且多agv系统的不确定性使得多agv死锁现象、基于碰撞的资源冲突几乎无法避免且很难准确的探测，以上方法无法高效的应用于多agv死锁探测、资源冲突及相应的快速求解场景。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于解决现有技术无法应用于多agv死锁探测、资源冲突及相应的快速求解场景的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种agv全局调度方法，所述agv全局调度方法包括：

3、基于平面设置的路径节点v，生成平面运动空间g＝(v，e)，其中，e为路径边，

4、基于agv设备运动模型，建立出k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的运动状态变量{xk(tnk，i)}，以及建立出第k台agv设备t时刻的中心位置pk(t)和速度vk(t)，其中，xk(tnk，i)表示为第k台agv设备在tnk，i时刻在nk,i节点的空间位置，k＝[1，2，...，k]，nk,i＝[1，2，....，nk]，nk为agv设备运动终点；

5、获取k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的占用路径资源ok(t)和申请路径资源rk(t)，其中，ok(t)为第k台agv设备在t时刻的占用路径资源，rk(t)为第k台agv设备在t时刻的申请路径资源；

6、判断k台agv设备中是否存在新的申请路径资源rk(t)的请求；

7、若不存在请求，则继续监控k台agv设备的资源申请请求；

8、若存在请求，则根据预置死锁分析算法，分析新的申请路径资源rk(t)是否与当前占用路径资源ok(t)构成死锁环情况，其中，死锁环情况包括：t时刻至少存在两部以上等待分配资源的agv设备，且每一部agv设备的申请路径资源rk(t)与另外一部agv设备的占用路径资源ok(t)的交集不为空；

9、若构成死锁环情况，则对新的申请路径资源rk(t)进行重规划处理；

10、若不够成死锁环情况，则根据预置空间冲突规避算法，对新的申请路径资源rk(t)进行调度添加处理，得到新的k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的运动状态变量{xk(tnk，i)}。

11、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述判断k台agv设备中是否存在新的申请路径资源rk(t)的请求包括：

12、判断k台agv设备中等待分配资源的集合aw(t)是否为空；

13、若不为空，则确认k台agv设备中存在新的申请路径资源rk(t)的请求；

14、若为空，则确认k台agv设备中不存在新的申请路径资源rk(t)的请求。

15、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述根据预置死锁分析算法，分析新的申请路径资源rk(t)是否与当前占用路径资源ok(t)构成死锁环情况包括：

16、判断是否存在第m台agv设备t时刻的占用资源集合om(t)与第n台agv设备t时刻的申请资源集合rn(t)，使得其中，m≠n，m、n为1，2，...，k中的任意值。

17、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述根据预置空间冲突规避算法，对新的申请路径资源rk(t)进行调度添加处理，得到新的k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的运动状态变量{xk(tnk，i)}包括：

18、设定k台agv设备空间半径为r，建立出第k台agv设备在路径边e于t时刻的空间进入时刻第k台agv设备在路径边e于t时刻的空间出去时刻第k’台agv设备在路径边e于t时刻的空间进入时刻第k’台agv设备在路径边e于t时刻的空间出去时刻

19、根据限定条件：

20、

21、

22、

23、

24、

25、

26、判断是否存在解，其中，uk(t)为第k台agv设备的加速度，umax为加速度上限值，vk(t)为第k台agv设备的速度，vmax为速度上限值；

27、当存在解，则对新的申请路径资源rk(t)进行调度添加处理，得到新的k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的运动状态变量{xk(tn，k，i)}；

28、当不存在解，则根据预置冲突解锁算法，新的申请路径资源rk(t)进行重规划处理。

29、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述根据预置冲突解锁算法，新的申请路径资源rk(t)进行重规划处理包括：

30、基于离散时间，调整每个agv设备的路径资源情况，对新的申请路径资源rk(t)进行重规划处理。

31、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述基于离散时间，调整每个agv设备的路径资源情况，对新的申请路径资源rk(t)进行重规划处理包括：

32、根据预置死锁分析算法，分析重规划的申请路径资源rreplacek(t)是否与当前占用路径资源ok(t)构成死锁环情况；

33、若存在死锁环情况，则根据预置解死锁策略算法，对k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的运动状态变量{xk(tnk，i)}进行解锁处理；

34、若不存在死锁环情况，则根据预置空间冲突规避算法，对重规划的申请路径资源rreplacek(t)进行调度添加处理，得到新的k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的运动状态变量{xk(tnk，i)}。

35、可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，述根据预置解死锁策略算法，对k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的运动状态变量{xk(tnk，i)}进行解锁处理还包括：

36、若死锁环情况无法消除，则返回解死锁环情况的无解状态。

37、本发明第二方面提供了一种agv全局调度装置，所述agv全局调度装置包括：

38、平面生成模块，用于基于平面设置的路径节点v，生成平面运动空间g＝(v，e)，其中，e为路径边，

39、agv状态构建模块，用于基于agv设备运动模型，建立出k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的运动状态变量{xk(tnk，i)}，以及建立出第k台agv设备t时刻的中心位置pk(t)和速度vk(t)，其中，xk(tnk，i)表示为第k台agv设备在tnk，i时刻在nk,i节点的空间位置，k＝[1，2，...，k]，nk,i＝[1，2，....，nk]，nk为agv设备运动终点；

40、资源获取模块，用于获取k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的占用路径资源ok(t)和申请路径资源rk(t)，其中，ok(t)为第k台agv设备在t时刻的占用路径资源，rk(t)为第k台agv设备在t时刻的申请路径资源；

41、请求判断模块，用于判断k台agv设备中是否存在新的申请路径资源rk(t)的请求；

42、持续监控模块，用于若不存在请求，则继续监控k台agv设备的资源申请请求；

43、死锁分析模块，用于若存在请求，则根据预置死锁分析算法，分析新的申请路径资源rk(t)是否与当前占用路径资源ok(t)构成死锁环情况，其中，死锁环情况包括：t时刻至少存在两部以上等待分配资源的agv设备，且任一部agv设备的申请路径资源rk(t)与另一部agv设备的占用路径资源ok(t)的交集不为空；

44、重规划模块，用于若构成死锁环情况，则对新的申请路径资源rk(t)进行重规划处理；

45、资源添加模块，用于若不够成死锁环情况，则根据预置空间冲突规避算法，对新的申请路径资源rk(t)进行调度添加处理，得到新的k台agv设备在平面运动空间g＝(v，e)的运动状态变量{xk(tnk，i)}。

46、本发明第三方面提供了一种agv全局调度设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述agv全局调度设备执行上述的agv全局调度方法。

47、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的agv全局调度方法。

48、在本发明实施例中，通过集中式控制方式实现多部agv的无碰撞调度。但由于不确定性，全局优化的无碰撞调度无法实时的求解死锁和碰撞的资源冲突问题。通过观察多agv协同工作的实际场景，可以发现多部agv在进入死锁状态前存在提前预测到死锁并通过调整相应局部agv的状态包括速度和位置以规避碰撞冲突发生的可能性。如果存在至少2部agv因为基于碰撞的资源冲突而等待资源时，通过局部提前解决冲突，可以提高调度系统的运行的效率。本发明不仅从资源分配的角度明确的定义了多agv冲突检测、死锁环检测条件的数学形式，而且定义了冲突检测的空间数学模型和在此模型基础上提出了一种基于合作博弈的集中控制下的局部快速解决多agv冲突的方法，以合作博弈的形式保证了agv运动的安全性和最优的效率，并提出降低死锁探测及求解复杂度的方法，从而最大可能的使多agv协同的工作在无冲突和无死锁下、适用多种复杂的应用场景、提高整体调度系统提供业务的效率。