[发明专利]一种多约束下的多移动机器人电源换电站设置规划方法

说明书

一种多约束下的多移动机器人电源换电站设置规划方法，包括r个移动机器人执行各自的任务，n个移动机器人电源换电站，电源换电站信息矩阵为C_j,q，共4列，前三列表示电源换电站位置信息，第四列表示电源换电站使用次数信息。需要规划时，通过标定移动机器人电源换电站信息矩阵、电源换电站使用约束、电源换电站之间距离约束、电源换电站位置布置约束，以实际行驶能量消耗惩罚、电源换电站配置成本代价惩罚、电源换电站更换电源等待成本代价惩罚的总和最小为目标，调整因子系数根据各自权重进行设置，运用改进遗传算法模块进行求解。它概念简单，实现方便，实效性高，利于多移动机器人避障的路径规划智能制造行业中受一次携带电源限制的需求。

技术领域

本发明涉及机器人电源换电站设置规划技术领域，尤其涉及一种多约束下的多移动机器人电源换电站设置规划方法。

背景技术

当前互联网+等信息技术的飞速发展，推进了机器人在物料配送等行业中的广泛应用。机器人需按所规划的路径执行操作，执行过程中能耗管理一直是学术界与工程界的研究热点之一。

目前，为了保障机器人持续执行操作，机器人作业过程中充电或换电池必不可少。专利CN110543980A“基于分段充电规划的仓储机器人管理方法及装置”公开了通过对机器人当前任务序列进行分段，并对分段后的任务序列进行考虑充电的规划。但是，没有综合考虑移动机器人电源换电站使用频次、移动机器人实际行驶能量消耗、电源换电站之间距离、电源换电站位置布置，以及换电站配置成本和更换电源等待成本等多约束下规划，降低多移动机器人电源换电站设置规划后的实效性。

发明内容

为了克服现有没有综合考虑移动机器人电源换电站使用频次、移动机器人实际行驶能量消耗、电源换电站之间距离、电源换电站位置布置，以及换电站配置成本和更换电源等待成本等多约束下规划，降低多移动机器人电源换电站设置规划后的实效性等缺陷，本发明综合考虑移动机器人电源换电站使用频次、移动机器人实际行驶能量消耗、电源换电站之间距离、电源换电站位置布置，以及换电站配置成本和更换电源等待成本等多约束下规划，应用改进遗传算法模块迭代求解，提高电源换电站设置规划的实效性，提供一种多约束下的多移动机器人电源换电站设置规划方法。

本发明具体解决其技术问题所采用的技术解决方案是：一种多约束下的多移动机器人电源换电站设置规划方法，包括r个移动机器人执行各自的任务，每个移动机器人的路径包括起始点——目标点——电源换电站——起始点，L₁,L₂,…,L_r表示r个移动机器人中每个移动机器人的路径，n个移动机器人电源换电站，C _j,q矩阵表示电源换电站信息矩阵，其中j取值从1至n，共n行，q取值从1至4，共4列，前三列表示电源换电站位置信息，第四列表示电源换电站使用次数信息，一种多约束下的多移动机器人电源换电站设置规划方法，具体流程步骤如下：

步骤1.1：移动机器人电源换电站信息矩阵标定，通过A*算法计算得r个移动机器人中每个移动机器人的路径，记为L₁，L₂，...，L_r；n个电源换电站满足r个移动机器人到达目标点完成任务后经电源换电站更换电池后再回到起始点，即每个移动机器人的路径包括起始点——目标点——电源换电站——起始点；

步骤1.2：移动机器人电源换电站使用约束标定，为了避免造成资源浪费，要求每个被设置的电源换电站必须被使用，电源换电站信息矩阵C_j，q矩阵中第四列表示电源换电站使用次数信息均是大于或等于1的自然数，不存在0次，即电源换电站信息矩阵Cj，q矩阵中第四列电源换电站使用次数乘积必须大于零，约束关系标定如下：

式中：C_j，4——电源换电站信息矩阵C中第j行，第4列；