1.一种基于改进时间窗算法的多物流机器人路径规划方法,其特征在于,该方法按照任务优先级和机器人优先级,有序将搬运任务分配给每辆物流机器人;将高优先级的搬运任务分配给高优先级的机器人,低优先级的搬运任务分配给低优先级的物流机器人,然后利用蚁群算法根据搬运任务的起始坐标和目标坐标完成路径规划,再采用改进的时间窗算法计算物流机器人在个路径段上的时间窗,将时间窗在各条路径上有序排列,检测出存在时间窗冲突的路径,根据时间窗冲突规避策略调整或路径重规划,直到所有路径不存在时间窗冲突;
该方法具体包括以下步骤:
S1:根据任务优先级按顺序分配给物流机器人;
S2:使用蚁群算法为物流机器人完成路径规划,并根据改进的时间窗算法完成各辆物流机器人时间窗计算;
S3:判断当前最高优先级的物流机器人与次高优先级物流机器人的时间窗是否存在重叠,若不存在,跳转到步骤7;若存在时间窗重叠,则执行步骤S4;
S4:判断存在时间重叠的路径冲突类型是否为节点冲突,若是则低优先级物流机器人在冲突节点的前一节点停车等待,直到高优先级物流机器人通过该节点,并完成时间窗更新;否则执行步骤S5;
S5:判断存在时间重叠的路径冲突类型是否为相向冲突,若是相向冲突,则计算低优先级物流机器人从进入冲突路径的前一节点停车等待时间,再将冲突路径从搜索列表中去除,以该节点为起点重新规划到目标点的路径所需的运行时间,最终选择时间消耗最短方案,更新该方案的时间窗并跳转至步骤S3;若不存在相向冲突,执行步骤S6;
S6:判断存在时间重叠的路径冲突类型是否为追赶冲突,若是追赶冲突,对两辆物流机器人进行路权分析,若两者的行驶顺序不会给对方到达目标点造成障碍,则跳转到步骤S3;
若是将会造成障碍,则将两辆物流机器人存在冲突的路径节点从搜索列表中去除,使用蚁群算法重新为低优先级物流机器人搜索次优路径,并完成时间窗更新,跳转至步骤S3;
S7:判断是否完成所有任务,若完成全部任务,则继续执行步骤S8;若未完成,则跳转步骤S3;
S8:结束。
2.根据权利要求1所述的多物流机器人路径规划方法,其特征在于,步骤S1中,任务优先级的分配规则为:(1)搬运任务按照优先级从高到低依次分配;(2)每辆物流机器人同一时间只能分配一个任务;(3)每个搬运任务只能分配给一辆物流机器人。
3.根据权利要求1所述的多物流机器人路径规划方法,其特征在于,步骤S1中,每辆物流机器人都有固定的ID号,物流机器人的优先级由ID号决定,优先级高的机器人优先获得搬运任务,ID号越小,优先级越高;
物流机器人状态分为:取货状态、运行状态、空闲状态、充电状态、故障状态;处于充电状态和故障状态的物流机器人不会出现在搬运任务分配的列表中;处于取货状态的物流机器人表明正在货架区域等待货物拣选,便不存在任务分配的序列中;处于运行状态的机器人表明已经完成任务分配去往拣货区域或是完成拣货去往目标区域运送货物;空闲状态的机器人便会出现在任务分配的机器人列表中,列表排位顺序按照ID号大小排列;处于空闲状态的物流机器人的ID号来确定机器人的优先级,ID号越小优先级越高,优先搬运任务分配。
4.根据权利要求1所述的多物流机器人路径规划方法,其特征在于,改进的时间窗算法包括:考虑完物流机器人状态后,如果两辆物流机器人优先级相同,通过路径占用权的关系确定物流机器人的优先级;
如果物流机器人R1的目标点在物流机器人R2最优路径上,则应该满足 ,R2拥有优先路径规划的权利,避免出现死锁;其中, 为R1的路径占用权, 为R2的路径占用权;
如果物流机器人R1的起点在物流机器人R2的最优路径上,则应该满足 , 拥有优先路径规划的权利,避免出现死锁。
5.根据权利要求4所述的多物流机器人路径规划方法,其特征在于,改进的时间窗算法还包括:当出现多个物流机器人优先级形成互相占用时,根据不同的冲突类型采取不同的冲突规避策略。