[发明专利]一种基于人工势场法的AGV动态避障方法

说明书

本发明涉及一种基于人工势场法的AGV动态避障方法，包括步骤：1)根据已知仓库的静态障碍物构建栅格地图，并进行直角坐标标记，设置起始点和目标点；2)进行全局的路径规划，建立势场，将障碍物设置为斥力，将目标点设置为吸引力，将AGV视为势场的一个点，进行力的矢量相加，计算合力的方向；3)当判断AGV遇到未知动态障碍物陷入抖动时，利用RRT*算法进行局部的路径规划，并寻找新的节点使AGV跳出局部抖动；4)确认AGV跳出因未知动态障碍物造成的局部抖动后，继续进行全局的路径规划。与现有技术相比，本发明具有减小AGV逃离局部震荡的转弯路径和时间等优点。

技术领域

本发明涉及机器人路径规划动态避障技术领域，尤其是涉及一种基于人工势场法的AGV动态避障方法。

背景技术

随着工业4.0时代的到来，工厂的自动化程度越来越高，对各种机器人的需求越来越旺盛，智能AGV机器人的作用也越来越明显，与传统的传送带相比，AGV机器人输送路线具有路径灵活、较好的移动性、柔性等优点，大大节约了人力成本，提高了生产效率。对于已知静态的障碍物，现有的技术有Dijkstra算法、A*算法的路径规划、RRT*算法、蚁群算法；对于未知的障碍物现有技术有人工势场法和动态窗口法。

在现实无人仓储系统中AGV经常会遇到未知的动态障碍物，会产生路径上的一些冲突，轻则影响运输效率，重则产生碰撞的危险。智能算法如A*、蚁群算法能很好的对已知的静态障碍物进行全局的路径规划，但对于未知的动态障碍物则缺少实时的反应判断，会产生碰撞的风险。然而人工势场法可以有效地避免和动态障碍物的碰撞风险，但由于障碍物的移动，它的斥力方向不断的改变，容易使得AGV陷入局部的抖动和震荡，造成路径长度的增加和时间的损失。而且由于节约成本，非全向轮的AGV无法在原地转弯，会使得路径复杂时，计算量增大，路径不够平滑，转弯半径增大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于人工势场法的AGV动态避障方法，该方法通过传感器预测，滚动窗口法判断AGV和障碍物影响区域的相切时刻，计算出陷入震荡的极限时刻，再由RRT*算法寻找跳出局部抖动的关键节点，可有效规避未知的动态障碍物，减少AGV的碰撞风险。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于人工势场法的AGV动态避障方法，该方法包括如下步骤：

S1：根据已知仓库的静态障碍物构建栅格地图，并进行直角坐标标记，设置起始点和目标点。

S2：进行全局的路径规划，建立势场，将障碍物设置为斥力，将目标点设置为吸引力，将AGV视为势场的一个点，进行力的矢量相加，计算合力的方向。

S3：当判断AGV遇到未知动态障碍物陷入抖动时，利用RRT*算法进行局部的路径规划，并寻找新的节点使AGV跳出局部抖动。

S4：确认AGV跳出因未知动态障碍物造成的局部抖动后，继续进行全局的路径规划。

进一步地，利用栅格法根据已知仓库的静态障碍物构建栅格地图。

进一步地，S2中，利用人工势场法进行全局的路径规划，人工建立势场。

S3的具体内容为：

31)当AGV遇到未知动态障碍物陷入抖动时，利用RRT*算法进行局部的路径规划，以预测的t₁时刻的AGV陷入震荡的坐标为生长树的根节点，在栅格地图中的非障碍区随机位置生成一个随机点X_new，以该随机点为目标，遍历生长树上的现存节点，计算每个节点到该随机点的距离，筛选出距离最小的节点作为最近点，以最近点和随机点的连线为生长方向；

32)从最近点向目标点生长，令生长的长度为步长，从起点沿着生长方向生长一个步长得到一个生长点，将新生成的与障碍物没有碰撞的生长点添加到树上；