利索能及
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专利号: 2021113819317
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是包括以下步骤:

步骤1)获得起点车间、终点车间以及AGV小车所需到达车间的任务点数量n,步骤2):将m只蚂蚁随机地置于n个任务点,添加动态惯性权重p保证每只蚂蚁的随机性;

步骤3):蚂蚁遍历所有的任务点一次后计算每个蚂蚁经过的路径长度Lk,k=1,2,3…m,以及对应的适应度函数F,适应度函数F最小值所对应的路径最优全局路径L;

步骤4)根据所述的最优全局路径L中蚂蚁走过的车间顺序获取任务点序列S,AGV小车按照该任务点序列S的路径工作,将任务点序列S依序进行分解形成多段起始点和目标点;

步骤5):AGV小车按照任务点序列S工作时,如果遇到障碍物且还有未到达的车间,则采用动态窗口法在全局路径L工作过程中规划出一条避开障碍物的局部路径L1。

2.根据权利要求1所述的改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是:步骤5)中所述的动态窗口法是:先建立AGV小车的运动模型,根据所运动学模型确定AGV小车的线速度v和角速度ω的速度范围Vm,再根据最大、最小的线速度v以及角速度ω共同生成一个速度的动态窗口,然后确定所述的动态窗口内的AGV小车实际达到的速度范围Vd以及AGV小车不与障碍物碰撞的速度范围Va,得到AGV小车的运动速度空间V=Vm∩Vd∩Va,最后结合评价函数G(v,ω)对所述的运动速度空间V中每个速度对应的轨迹进行评价,将评价函数G(v,ω)值最高的轨迹确定为所述的局部路径L1。

3.根据权利要求2所述的改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是:AGV小车根据所述的局部路径L1工作,根据AGV小车的遇障位置,更新车间拓扑地图,同时获取AGV小车遇障处的最邻近的一个任务点作为目标点。

4.根据权利要求2所述的改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是:所述的的运动模型为: Δt1是动态窗口的取样周期,x2是AGV小车在x1位移的基础上经过Δt1时间后的x轴方向的位移,y2是AGV小车在y1位移的基础上经过At1时间后的y轴方向的位移,θ2是AGV小车在θ1夹角的基础上经过Δt1时间后与x轴的夹角;

所述的速度范围Vm={v∈[vmin,vmax],ω∈[ωmin,ωmax]},ωmax,ωmin分别为AGV小车的最大、最小角速度,vmax,vmin分别为AGV小车的最大、最小线速度;

所述的速度范围

vc,ωc是AGV

小车当前速度和角速度, 表示当前小车最大线减速度, 表示最大角减速度, 表示最大线加速度, 表示最大角加速度;

所述的速度范围 dis

(v,ω)为AGV小车在当前轨迹上与最近的障碍物之间的距离, 和 表示AGV小车的最大线减速度和最大角减速度;

所述的速度范围评价函数:

G(v,ω)=μ(c*heading(v,ω)+e*dis(v,ω)+f*velocity(v,ω)),heading(v,ω)为方向角评价,dis(v,ω)为障碍物距离评价,velocity(v,ω)为速度评价,c,e,f分别为三个因素的权重系数,μ系数表示对三个因素的评分做平滑处理。

5.根据权利要求2所述的改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是:步骤2)中所述的动态惯性权重:p=pmax‑a(pmax‑pmin)*logitermaxiter+b*σ*randn(),iter是当前迭代次数,itermax为最大的迭代次数,a为对数控制因子,σ为动态惯性权重p与其均值的偏离程度,randn()为正太分布(0,1)之间的随机数,b为扰动控制因子,pmax,pmin为预设的最大惯性系数,最小惯性系数,一般pmin取0.4,pmax取0.9。

6.根据权利要求1所述的改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是:步骤3)中,为每只蚂蚁设置一个禁忌表tabuk,记录其走过的车间,蚂蚁的转移概率按照轮盘赌的方式选择下一任务点,更新禁忌表tabuk,更新禁忌表tabuk之后重新计算转移概率 再选择任务点,再更新禁忌表tabuk,如此循环,直至遍历所有的任务点一次。

7.根据权利要求6所述的改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是:所述的转移概率 τi,j(t)表示t时刻任务点i到另一个任务点j路径上的信息素浓度,启发式因子 ni,j表示蚂蚁从任务点i转移到另一个任务点j的期望程度,di,j表示任务点i,j之间的实际距离,Jk(i)表示在任务点i处蚂蚁k可以选择走的车间的集合,α为信息素重要程度因子,β为启发函数重要程度因子。

8.根据权利要求1所述的改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是:步骤3)中,所述的路径长度 i表示任务点,n表示任务点数量,(xi,yi),(xi+1,yi+1)代表任务点i和任务点i+1在车间拓扑地图中的横纵坐标。

9.根据权利要求1所述的改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是:步骤3)中,所述的适应度函数F=δ*f1+ε*f2+γ*f3,δ,ε,γ分别为路径最短函数f1、惩罚函数f2和路径平滑函数f3的权重系数,路径最短函数f1是Lk的最小值,惩罚函数路径平滑函数 表示穿过障碍物的惩罚系数,mob表示与障碍物碰撞的次数,m1是路径中转角为0.25π的次数,m2是路径中转角为0.5π的次数。

10.根据权利要求1所述的改进蚁群算法和动态窗口的车间AGV小车路径规划方法,其特征是:步骤4)中,对任务点序列S进行分解时,将起点车间规划为S1,为第一段路径的起始点S1,任务点序列中的S2是第一段路径的目标点,AGV小车沿着第一段路径运行,当AGV小车到达第一段路径的目标点S2后,S2变成第二段路径的起始点,S3为第二段路径的目标点,以此类推,直至AGV小车到达终点车间Sn。