基于冲突的仓储多移动机器人协调路径规划研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:SURE181709394
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当前,我国经济社会发展进入了新时代,以网上购物为代表的中国“新四大发明”让我们的生活变得更加便捷舒适。传统的仓储配送中心往往依靠人力进行运送和分拣货物,任务时间长、工作效率低,不能满足高吞吐量的仓储需求。通过建立一种多移动机器人的仓储系统,可以大大提升整个仓储中心的工作效率,从而更加迅速的将商品送达到客户手中。为了让整个仓储系统能够高效安全的运行,移动机器人在行驶期间必须不产生路径冲突,因此多移动机器人的协调路径规划问题是一个重要的研究方向。本文主要研究移动机器人仓储系统中多个机器人之间的协调路径规划问题。本文先从单机器人路径规划问题着手,找到在单机器人路径规划中比较好的方法,进而将其应用到多机器人路径规划问题中。针对多个移动机器人路径之间存在的冲突,本文采用一种双层路径规划算法,在低层搜索中为每个机器人规划出一条最优行驶路径,在高层搜索中解决机器人路径之间的冲突,最后保证机器人能够无冲突的到达目标点。根据具体运动情况的不同,机器人的行驶方式也有所不同,本文将其分类为均匀行驶方式和非均匀行驶方式,其主要差异在于是否将时间划分为单个时间步长,并且每个动作是否是单步执行的。本文分别在两种机器人行驶方式下,应用双层路径规划算法来研究多移动机器人的协调路径规划问题,并根据不同的行驶方式采取合适的低层搜索方法。在均匀行驶方式下,本文利用焦点搜索对算法进行改进,在不增加机器人任务完成时间的情况下,通过选择有界次优解来减少扩展节点的数量,以提高算法的路径规划速度。在非均匀行驶方式下,本文通过考虑转弯因素对算法进行改进,在不增加机器人行驶距离的情况下,通过寻找具有较少转弯次数的路径来降低任务完成时间,以提升机器人的工作效率。本文建立了仓储系统的仿真环境,在不同实验条件下对比算法之间的差异并分析原因,仿真实验结果表明了算法的有效性,并且改进的算法达到了预期效果。
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