一种基于任务时间窗的多AGV调度方法及系统与流程

本发明属于agv调度，尤其涉及一种基于任务时间窗的多agv调度方法及系统。

背景技术：

1、在柔性制造系统中，随着计算机和自动化技术的发展，物流管理系统也逐渐向自动化管理转变，其主要标志就是自动导引车，及物流计算机管理与控制系统等的出现。agv(automated guided vehicle)，是一种装有电磁或光学等自动导引装置，并且能够沿着规定的路径行驶，并具有安全保护及移载功能的自动运输车。在应用中不需要驾驶员，动力来源主要是可持续充电的蓄电池。它能够在给定任务和目标地点的情况下自动行驶，来完成任务。agv的自动化程度高，应用范围也不仅仅局限于制造车间搬运工件，同时在仓库，港口，机场等地都可执行搬运任务。

2、但是现在多agv车辆系统的路径规划问题比较复杂，不仅要考虑agv之间的避碰机制，还要考虑其相互协作、通信等问题。在多agv系统中，避碰原因如下，1，agv本身出现故障；2，两辆以上agv竞争同一路段；3，线路交叉。现有对agv的调度避碰方法主要分为两类，第一类为预测式方法，这是一种提前预知agv运行时有可能遇到的障碍物以及冲突的方法，这种方法考虑不全面，不适于实时动态环境。第二类为反应式方法，虽然可用于对多agv的实时路径规划，但由于时间限制，计算效果不好。

技术实现思路

1、为解决以上现有技术的不足，本发明提供一种适用于航空制造生产厂房中基于任务时间窗的多agv调度方法。本专利通过将“任务时间窗”的概念引入agv调度避碰问题中，将agv在路网节点的时间按照安全任务时距进行划分成多个任务时间窗，每个任务时间窗可安排一辆车通过路网节点。基于“任务时间窗”的节点车速调度避碰方法，可以保障agv安全、快速地行驶基础上，降低系统运算量。本专利对于提升物流系统agv运行安全性和运输效率有较大改善作用。

2、有鉴于此，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于任务时间窗的多agv调度方法，包括：

3、步骤s1：在agv即将驶入路网节点时，在距离路网节点一定范围内，获取agv的坐标位置、运行速度与加速度a；

4、步骤s2：agv车辆在通过交叉口时，其通过交叉口的时刻ti；车辆距离停车线的距离lj；引导速度vi；加速度a和agv初始速度v0j有以下关系：

5、

6、根据上述公式反解出减速与加速所给出的引导速度公式：

7、减速策略：

8、加速策略；

9、从前方路网节点空闲任务时间域起始时刻t0起，以安全任务时距ts为间隔将当前节点空闲任务时间域tg按进行划分，形成i个任务时间窗，每个任务时间窗只能存在一辆agv通过，每个任务时间窗结束时刻ti为ti＝t0+i*ts，形成的任务时间窗[t0,t1]、[t1,t2]、…、[ti-1,ti]，tg-ts≤ti≤tg，作为agv通过路网节点的备选时间窗；

10、以agv限速vmax为约束条件确定分配给第j辆agv车的通过任务时间窗及建议速度vj，

11、步骤s3：对于第j辆agv，选择任务时间窗[tm，tm+ts](m≤i)作为通过交叉口的备选时间窗，判断该备选时间窗内agv车辆能否以不超过限速vmax的速度通过交叉口，满足条件则以建议速度通过交叉口，否则选择停车或下一任务时间窗作为新的备选时间窗，其中，tm为第j-1辆agv车通过路网节点所占用的任务时间窗结束时刻。

12、可选地，第j辆agv距离交叉口停车线的距离lj为：

13、

14、其中，信号灯坐标位置为(xl，yl)，驶入交叉口第j辆agv的坐标位置为(xv，yv)。

15、可选地，还包括：判断ti时刻是否仍然是空闲任务时间域；若是，则进行下一步判断；否则，为了防止其与其他agv碰撞发生危险，引导其在路网节点前停车。

16、可选地，还包括：判断第j辆agv按原有速度行驶是否早于tm时刻通过路网节点，即

17、

18、若是，则为了防止其与前车发生碰撞，进行减速引导，确保其在[tm，tm+ts]时间窗通过路网节点，引导速度为：

19、

20、式中，a为agv车辆加速度，ti为第j辆车按照任务时间窗通过路网节点的时间，即ti＝tm-t0。

21、可选地，判断第j辆agv按原有速度行驶是否早于tm时刻通过路网节点，否则，为了提高agv通过效率，进行加速引导，确保其在ti时刻通过路网节点，引导速度为：

22、

23、可选地，判断建议速度是否低于agv最高限速vmax，若是，则驶入交叉口第j辆agv按照建议速度vj行驶可在任务时间窗[tm，tm+ts]通过路网节点

24、可选地，判断建议速度是否低于agv最高限速vmax，若否，分配给第j辆车下一个任务时间窗[tm+ts，tm+2ts]通过路网节点，判断ti时刻是否仍然是空闲任务时间域。

25、根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种基于任务时间窗的多agv调度系统，包括：路网电子地图模块、实时任务调度计算模块、无线通信模块和agv车载单元，agv车载单元还包括传感器模块、gps坐标模块、无线通信模块；在agv即将驶入路网节点时，在距离路网节点一定范围内，agv调度系统会收到agv车辆通信模块反馈回来的车辆坐标和车辆运行速度与加速度，在此基础上agv调度系统会将以上数据参数化后，输入到基于任务时间窗的多agv调度算法模型进行运算；算法模块为每一辆即将通过路网节点的agv车辆分配一个与其他agv车辆不冲突地合理地任务时间窗，通过其分配的任务时间窗反向运算给出合理的agv车辆行驶速度策略；agv车辆根据调度系统计算给出的运行策略顺利通过各路网节点。

26、本发明的优点在于：(1)将“任务时间窗”理念引入agv调度领域当中，将节点通行时间分为多个独立的“任务时间窗”，可实现车速精准引导通过交叉口。

27、(2)本发明通过“任务时间窗”算法调度agv车辆，可以在保证其运行安全的前提下大幅度降低运算负荷，使其更加适用于航空制造的复杂环境当中。

28、(3)本发明涉及的移动通信模块性能好，配置价格低。

技术特征：

1.一种基于任务时间窗的多agv调度方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第j辆agv距离交叉口停车线的距离lj为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，判断第j辆agv按原有速度行驶是否早于tm时刻通过路网节点，否则，为了提高agv通过效率，进行加速引导，确保其在ti时刻通过路网节点，引导速度为：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断建议速度是否低于agv最高限速vmax，若是，则驶入交叉口第j辆agv按照建议速度vj行驶可在任务时间窗[tm，tm+ts]通过路网节点。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，判断建议速度是否低于agv最高限速vmax，若否，分配给第j辆车下一个任务时间窗[tm+ts，tm+2ts]通过路网节点，判断ti时刻是否仍然是空闲任务时间域。

8.一种基于任务时间窗的多agv调度系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于任务时间窗的多AGV调度方法及系统，涉及AGV调度技术领域。本发明的一具体实施方式包括：将AGV可以通过路网交叉口的时间划分为一个个单独的时间窗，并保证每一个时间窗内只会有一辆AGV通过交叉口，此时间窗为AGV顺利通过交叉口完成运行任务的“任务时间窗”，本专利通过将“任务时间窗”的概念引入AGV调度避碰问题中，将AGV在路网节点的时间按照安全任务时距进行划分成多个任务时间窗，每个任务时间窗可安排一辆车通过路网节点。基于“任务时间窗”的节点车速调度避碰方法，可以保障AGV安全、快速地行驶基础上，降低系统运算量。本专利对于提升物流系统AGV运行安全性和运输效率有较大改善作用。

技术研发人员：刘司朝,赵思雅,张国志,李易难,刘佳
受保护的技术使用者：中国航空规划设计研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12