[发明专利]基于密集存储区域的多移动机器人路径冲突解决方法

说明书

技术领域

本发明属于移动机器人领域，尤其是一种基于密集存储区域的多移动机器人路径冲突解决方法。

背景技术

密集存储区域多机器人避碰规划的条件是：(1)机器人的运动限制在二维空间，属于平面运动；(2)密集存储区域巷道不仅狭窄并且还具有相干性，所谓狭窄，就是有的地方其宽度只允许一个机器人平躺着通过；所谓相干性就是某几个路点区域组合的区域是由不同姿态的区域交错叠加而成：机器人可以以不同姿态通过这个区域；(3)机器人的碰撞指由于在同一条巷道上相向而行和交错而行引起的任务死锁，不考虑同向而行的情况；(4)运动的机器人组成了其它机器人成员的动态障碍；(5)机器人和服务器之间通过无限网络进行通讯。

在多机器人运动系统中，可能会出现死锁的运动冲突情况。所谓死锁是指两个以显示方式通讯的机器人相向而行，当它们距离足够近时，各自停了下来，相互无休止地循环等待，最后导致机器人的运动完全停止，此种情况称之为任务死锁。多机器人路径冲突解决策略就是要解决当多机器人在同一条路径上相向而行和交错而行时，在保证互不发生死锁的情况下，安全顺畅地执行任务，从起始点到达目标点的问题。

根据机器人工作环境的不同，冲突消解可分为两种:集中管理式冲突消解和分布式冲突消解。集中管理式方法通常可以寻找最优解，但是需要预先知道环境的准确信息，并且计算量很大，实时性差，其典型应用是将机器人的运动路径分段，然后按冲突消解要求对机器人通过各段的时间进行约束，通过调整机器人各段的时间进行冲突消解，从而将冲突消解问题转化为高维线性空间的优化问题，并进一步转化为线性方程的求解。分布式冲突消解方法侧重于考虑机器人当前的局部环境信息，让机器人具有良好的冲突消解能力，和集中管理式方法向比较，分布式方法更具有实时性和实用性。分布式冲突消解方法通常有三种解决方法：交通规则法、速率调整法和优先级法（见哈尔滨工程大学论文《多机器人协调避碰与任务协作研究》）。交通规则法就是给多机器人制定共同遵守的规则，保持群体的有序性，有了这些规则，就能使有自控意愿的个体保持有序，交通规则法虽然可以避免死锁现象发生，但机器人行走通道必须保证右侧通行，当两个相向而行的机器人在同一条通道上行走时，只有各占其道才能保证不发生死锁，如果通道的宽度不能容纳两个机器人的宽度而只能让一个机器人通过时，交通规则法此时显然失效。速率调整法和优先级法是结合一起使用的，其速率调整包括加速、减速、停止甚至是倒退，当两个相向而行的机器人发生死锁时，优先级别高的有权让级别低的退让到宽阔地带，而使其自身优先通过，此方法不足在于，仅仅依靠局部信息，会产生局部极点，无法保证机器人顺利到达目的地，例如：机器人其中一个必须退回到开阔地带才可以解决问题，但机器人作倒退运动的环境条件在当前局部信息中无法获得：在倒退过程中如何保证途中不再和其它机器人发生碰撞?机器人倒退到哪里最为经济合理？如何保证倒退目标点是有效目标点等一系列问题，由于分布式冲突消解方法仅仅依靠局部信息无法真正实现任务，还增加了难度，在实际运行中，此种方法很少被采纳。

综上所述，集中管理式方法最为精确，但运算复杂且实时性差，而分布式方法虽然运算简单、实时性和灵活性强，但由于会出现局部极点，往往无法完整地完成任务。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精确程度高、运算简洁、实时性强的的基于密集存储区域的多移动机器人路径冲突解决方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于密集存储区域的多移动机器人路径冲突解决方法，包括以下步骤：

步骤1：调度服务器建立一初始化网状路径图；

步骤2：调度线程检测到有存取货物任务时，获取起始点和目标点信息并将任务划分若干个子任务，每个子任务又设有各自的起始点和目标点，每个子任务为空车寻货子任务或负载运货子任务；

步骤3：调度线程根据子任务的起始点、目标点及参数使用图搜索法输出当前子任务的任务路径；

步骤4：调度线程判断该子任务目标点是否被上一个的任务释放掉，如果没有被释放，等待释放，如果已经被释放，则进入步骤5；

步骤5：调度线程使用携带方向和排序特征的任务编号标记每个任务路经，被标记的点包括当前任务路径上的点以及它的相干点；

步骤6：调度线程标记完所有任务路径后，将标记后的任务送入执行队列，返回步骤2；

步骤7：执行线程执行任务队列的各任务抢占资源变量；

步骤8：执行线程将所有一个路点上被标记至少两个任务编号、并且方向相反的路点组合的区域划分为冲突区。