1.一种基于改进粒子群算法的箱式仓储机器人路径规划方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、对箱式仓储机器人运动模式进行数学建模,包括水平移动、货叉升降移动、货叉存取货作业以及转弯;
S2、通过步骤1对箱式仓储机器人的运动分析,构建以最小拣货时间为目标的优化函数;
S3、配置仿真实验环境,包括仓库环境参数、箱式仓储机器人参数、拣货作业任务货箱位置;
S4、运用改进粒子群算法针对步骤3中配置的仿真实验环境,对箱式仓储机器人进行拣选作业路径优化。
2.根据权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的箱式仓储机器人路径规划方法,其特征在于所述步骤S4中,改进粒子群算法的具体过程如下:
1)初始化粒子种群的位置以及速度;
2)计算各粒子的适应度值;
3)将个体粒子存入Ppb;比较各粒子适应度值,将全局最优粒子存入Pgb;
4)根据迭代时间更新个体交换子学习概率r1以及全局交换子学习概率r2;
5)计算交换序列ss,更新粒子位置以及粒子速度;
6)更新粒子适应度值;
7)比较粒子在迭代过程中的最佳适应度值,如果更优,更新个体最佳粒子Ppb;
8)比较当前所有粒子Ppb以及Pgb,更新全局最优粒子Pgb;
9)如果达到终止条件,则结束迭代搜索过程,并输出最优粒子作为最终寻优结果,否则返回4)继续迭代搜索。
3.根据权利要求2所述的一种基于改进粒子群算法的箱式仓储机器人路径规划方法,其特征在于所述步骤S1中,水平移动距离计算公式为:
其中Dij_x为i货箱位置移动至j货箱位置的x轴方向移动距离,Dij_y为i货箱位置移动至j货箱位置的y轴方向移动距离,sij为ACR在水平移动中需要跨越的运输通道数目,sij=|ceil(yj,g)‑ceil(yi,g)|,w为货格宽度,d为货格深度,g为每排每列货架含有的货位数量,l为拣货通道宽度,L为运输通道宽度;
货叉升降移动距离计算公式为:
Di_z=(zi+|ki‑zi|+ki)×h其中Di_z为从i货箱位置移动至j货箱位置的z轴方向移动距离,ki为背篓坐标,h为货格高度;
货叉存取货作业时间为:
Tλ=num
Tλ为货叉单次存取货作业时间,num为自设固定值;
转弯次数计算公式为:
其中,μij为转弯次数。
4.根据权利要求2所述的一种基于改进粒子群算法的箱式仓储机器人路径规划方法,其特征在于所述步骤S1中,水平移动时间计算公式为:
其中T1为总水平移动时间,Tij为从i货箱位置移动至j货箱位置水平移动时间,Aij为拣选作业约束,n为单车次作业任务序列个数;
货叉升降移动时间计算公式为:
其中T2为货叉总升降移动时间,Vz为货叉升降移动速度;
存取货作业时间计算公式为:
其中T3为总存取货作业时间;
转弯时间计算公式为:
其中,T4为总转弯时间,Tμ为单次转弯时间。
5.根据权利要求4所述的一种基于改进粒子群算法的箱式仓储机器人路径规划方法,其特征在于所述步骤S2中以最小拣货时间为目标的优化函数与步骤S4中初始化粒子种群适应度的计算公式相同,均为:
6.根据权利要求5所述的一种基于改进粒子群算法的箱式仓储机器人路径规划方法,其特征在于所述步骤S4中,改进粒子群粒子速度更新公式为:其中,Vi(t+1)代表t+1时刻粒子速度,Vi(t)代表t时刻粒子速度,r1代表个体交换子学习概率,r2代表全局交换子学习概率,Ppb代表个体最优粒子,Pgb代表全局最优粒子,Xi(t)代表t时刻粒子位置,(Ppb‑Xi(t))代表个体交换子序列,(Pgb‑Xi(t))代表全局交换子序列;
改进粒子群粒子位置更新公式为:
其中Xi(t+1)代表t+1时刻粒子位置;
个体交换子序列计算公式为:
SSpb=Ppb‑Xi(t)
其中SSpb代表个体交换子序列;
全局交换子序列计算公式为:
SSgb=Pgb‑Xi(t)
其中SSgb代表全局交换子序列;
非线性异步交换子学习概率计算公式为:其中r1max为最大个体交换子学习概率,r1min为最小个体交换子学习概率,r2max为最大全局交换子学习概率,r2max为最小全换交换子学习概率,t为迭代次数,tmax为最大迭代次数。