一种多AGV协同搬运的智能调度系统及方法与流程

本发明涉及自动导引运输车协同调度，具体涉及一种多agv协同搬运的智能调度系统及方法。

背景技术：

1、随着自动导引运输车技术的发展，多台agv协同搬运已逐渐应用于大型设备、承载平台及大型构件的转运作业中。在部分协同搬运场景下，需要多台agv分别由目标物底部的进入开口进入支撑空间，并运动至预先设置的不同支撑位，以共同形成对目标物的支撑。由于目标物底部的支撑空间通常较为有限，且各支撑位对应的最终支撑姿态、agv车体轮廓及运动约束存在差异，各agv在接近对应支撑位时所需经过的空间区域可能相互交叉或者部分重叠。现有调度方式通常根据任务分配顺序、agv与支撑位之间的距离或者预先设定的优先级控制各agv依次入位，或者分别为各agv规划由进入位置至对应支撑位的行驶路径。

2、然而，现有调度方式通常侧重于判断单台agv能否到达对应支撑位，难以在多台agv依次进入目标物底部支撑空间的条件下，准确分析某一agv完成入位后形成的占位区域对其余agv接近对应支撑位的通行条件产生的影响，因而容易出现先入位的agv占据后续agv所需通行区域，使后续agv无法继续到达对应支撑位的情况。同时，agv的实际停车位置和实际车体方向可能因定位误差或者运动控制误差而偏离预定的最终支撑姿态，多个agv的实际占位还可能产生叠加影响，使预先规划为可通行的路径在实际执行过程中转变为不可通行。现有技术缺少根据各支撑位之间的空间占位影响确定合理入位顺序，并在实际占位导致通道受阻时进行识别、恢复及剩余入位顺序调整的有效手段，从而影响多agv协同入位的连续性和可靠性。

3、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种多agv协同搬运的智能调度系统及方法，旨在解决现有多agv协同入位过程中，难以根据各agv完成支撑占位后对其余agv终端接近通道的影响确定合理入位顺序，以及因agv实际停车位置或车体方向偏差导致后续终端接近通道受阻时，缺少有效的通道识别、恢复和剩余入位顺序调整手段，从而影响多agv协同入位连续性和可靠性的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种多agv协同搬运的智能调度方法，包括：s1、获取目标物底部支撑空间的空间边界信息、与所述支撑空间连通的进入开口、设置于所述支撑空间内的多个支撑位、各所述支撑位对应的最终支撑姿态、参与协同搬运且分别与各所述支撑位一一对应的多个agv、各所述agv的车体轮廓信息和运动约束信息以及预设安全间隔，并根据所述空间边界信息、进入开口和多个支撑位构建包括可通行区域的初始支撑空间状态；

4、s2、针对各所述支撑位，根据所述初始支撑空间状态、对应的最终支撑姿态以及与该支撑位对应的agv的车体轮廓信息和运动约束信息，生成由所述进入开口连通至对应最终支撑姿态的终端接近通道；

5、s3、针对任一所述支撑位，根据与该支撑位对应的agv处于对应最终支撑姿态时的车体轮廓信息生成支撑占位包络，将所述支撑占位包络对应的区域作为不可通行区域叠加至所述初始支撑空间状态，形成模拟占位支撑空间状态，并判断其余支撑位对应的终端接近通道在所述支撑占位包络叠加前后的可达状态；当第一支撑位对应的支撑占位包络使第二支撑位对应的终端接近通道由可达状态转变为不可达状态时，建立所述第二支撑位先于所述第一支撑位的入位前置关系；

6、s4、根据各所述支撑位之间的入位前置关系生成支撑入位依赖链，并按照所述支撑入位依赖链控制各所述agv沿对应的终端接近通道进入所述支撑空间并到达对应的最终支撑姿态。

7、作为本发明进一步的方案：步骤s2中，所述终端接近通道的生成包括：

8、以对应支撑位的最终支撑姿态作为逆向分析起始状态，根据对应agv的车体轮廓信息和运动约束信息，朝向所述进入开口生成多个候选姿态节点；

9、根据相邻候选姿态节点之间通过运动约束校验的连接关系，生成连接所述进入开口与所述最终支撑姿态的可行姿态序列；

10、根据对应agv沿所述可行姿态序列运动形成的车体扫掠区域，按照所述预设安全间隔对所述车体扫掠区域进行外扩处理，得到对应支撑位的终端接近通道。

11、作为本发明进一步的方案：步骤s3中，所述支撑占位包络的生成包括：

12、根据对应支撑位的最终支撑姿态和对应agv的车体轮廓信息，确定所述agv处于所述最终支撑姿态时的车体投影区域；

13、按照所述预设安全间隔对所述车体投影区域进行外扩处理，得到对应支撑位的支撑占位包络。

14、作为本发明进一步的方案：步骤s3中，所述终端接近通道的可达状态通过以下方式确定：

15、从待判断的终端接近通道中扣除所述支撑占位包络对应的不可通行区域，形成占位后剩余通道区域；

16、在所述占位后剩余通道区域内检索由所述进入开口延伸至对应最终支撑姿态且满足对应agv运动约束信息的连续姿态序列；

17、在检索到所述连续姿态序列时，确定对应终端接近通道处于可达状态；在未检索到所述连续姿态序列时，确定对应终端接近通道处于不可达状态。

18、作为本发明进一步的方案：步骤s4中，所述支撑入位依赖链的生成包括：

19、将各所述支撑位确定为支撑关系节点，根据各所述入位前置关系建立由前置支撑位对应的支撑关系节点指向后置支撑位对应的支撑关系节点的有向连接，形成支撑入位有向关系，并确定各支撑位对应的入位前置支撑位；

20、在所述支撑入位有向关系不存在闭合依赖路径时，按照各支撑关系节点的入向连接状态对各所述支撑关系节点进行拓扑分层，根据各拓扑层的形成次序生成所述支撑入位依赖链。

21、作为本发明进一步的方案：所述方法还包括：

22、s5、在按照所述支撑入位依赖链执行入位的过程中，将当前到达对应最终支撑姿态的agv确定为当前agv，并根据所述当前agv的实际停车位置、实际车体方向和车体轮廓信息，按照所述预设安全间隔生成所述当前agv的实际占位包络；

23、根据先于所述当前agv完成入位并保持在所述支撑空间内的各在先agv的实际占位包络，形成所述当前agv占位前的当前支撑空间状态；

24、分别将所述当前agv对应支撑位的支撑占位包络和所述当前agv的实际占位包络叠加至所述当前支撑空间状态，形成预计算占位支撑空间状态和实际占位支撑空间状态，并分别确定尚未完成入位的各支撑位对应的终端接近通道的预计算可达状态和实际可达状态；

25、当各所述终端接近通道的实际可达状态均为可达时，确认所述当前agv完成支撑占位，并在仍存在尚未完成入位的支撑位时，从对应的入位前置支撑位均已完成支撑占位的支撑位中确定下一待入位支撑位；

26、当至少一个所述终端接近通道的实际可达状态为不可达时，生成通道阻断结果，对所述当前agv执行通道恢复处理，并根据通道恢复后的支撑空间状态更新所述支撑入位依赖链中尚未执行的部分。

27、作为本发明进一步的方案：所述通道阻断结果根据所述预计算可达状态和实际可达状态生成，其中：

28、将预计算可达状态为可达且实际可达状态为不可达的终端接近通道确定为实际占位偏差阻断通道；

29、将预计算可达状态和实际可达状态均为不可达的终端接近通道确定为累计占位阻断通道；

30、所述通道阻断结果包括被阻断的终端接近通道及其对应的阻断类型。

31、作为本发明进一步的方案：所述通道恢复处理包括：

32、获取所述当前agv进入所述支撑空间时形成的实际行驶轨迹，并沿所述实际行驶轨迹确定多个候选回退姿态；

33、分别根据所述当前agv处于各候选回退姿态时的车体轮廓信息生成回退占位包络，并以各所述回退占位包络替换所述实际占位支撑空间状态中的实际占位包络，得到多个回退模拟支撑空间状态；

34、从使各被阻断的终端接近通道恢复至可达状态的候选回退姿态中，选择与所述实际停车位置之间沿所述实际行驶轨迹的路径距离最小的候选回退姿态作为通道释放姿态，并控制所述当前agv运动至所述通道释放姿态。

35、作为本发明进一步的方案：所述支撑入位依赖链中尚未执行部分的更新包括：

36、将所述当前agv对应的支撑位重新确定为尚未完成入位的支撑位，并以所述当前agv处于所述通道释放姿态时的回退占位包络替换所述实际占位支撑空间状态中的实际占位包络，形成通道恢复后的支撑空间状态；

37、针对每一个尚未完成入位的支撑位，在所述通道恢复后的支撑空间状态中模拟该支撑位对应的支撑占位包络，并判断该支撑占位包络对其余尚未完成入位支撑位对应终端接近通道可达状态的影响，其中，在模拟所述当前agv对应支撑位时，先从所述通道恢复后的支撑空间状态中移除所述回退占位包络；

38、根据所述可达状态的变化结果重新确定尚未完成入位的各支撑位之间的入位前置关系、对应的入位前置支撑位及支撑入位依赖链，并按照重新生成的支撑入位依赖链控制对应agv继续执行入位。

39、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种多agv协同搬运的智能调度系统，包括：

40、支撑空间状态构建模块，用于获取目标物底部支撑空间的空间边界信息、与所述支撑空间连通的进入开口、设置于所述支撑空间内的多个支撑位、各所述支撑位对应的最终支撑姿态、参与协同搬运且分别与各所述支撑位一一对应的多个agv、各所述agv的车体轮廓信息和运动约束信息以及预设安全间隔，并根据所述空间边界信息、进入开口和多个支撑位构建包括可通行区域的初始支撑空间状态；

41、终端接近通道生成模块，用于针对各所述支撑位，根据所述初始支撑空间状态、对应的最终支撑姿态以及与该支撑位对应的agv的车体轮廓信息和运动约束信息，生成由所述进入开口连通至对应最终支撑姿态的终端接近通道；

42、占位关系处理模块，用于针对任一所述支撑位，根据与该支撑位对应的agv处于对应最终支撑姿态时的车体轮廓信息生成支撑占位包络，将所述支撑占位包络对应的区域作为不可通行区域叠加至所述初始支撑空间状态，形成模拟占位支撑空间状态，并判断其余支撑位对应的终端接近通道在所述支撑占位包络叠加前后的可达状态；还用于在第一支撑位对应的支撑占位包络使第二支撑位对应的终端接近通道由可达状态转变为不可达状态时，建立所述第二支撑位先于所述第一支撑位的入位前置关系；

43、入位依赖处理模块，用于根据各所述支撑位之间的入位前置关系生成支撑入位依赖链；

44、入位控制模块，用于按照所述支撑入位依赖链控制各所述agv沿对应的终端接近通道进入所述支撑空间并到达对应的最终支撑姿态。

45、本发明的有益效果：

46、（1）本发明通过根据目标物底部支撑空间的空间边界、进入开口、多个支撑位、各支撑位对应的最终支撑姿态以及各agv的车体轮廓信息和运动约束信息，分别生成各支撑位对应的终端接近通道，并通过模拟各agv在对应支撑位形成的支撑占位包络对其余终端接近通道可达状态的影响，建立各支撑位之间的入位前置关系。由此，能够在agv实际进入支撑空间之前识别不同支撑位之间的空间占位冲突，并据此生成支撑入位依赖链，避免因入位顺序不合理而导致先入位agv阻断后续agv接近对应支撑位的情况，提高多agv协同入位过程的有序性和可执行性；

47、（2）本发明在agv按照支撑入位依赖链执行入位的过程中，根据当前agv的实际停车位置、实际车体方向和车体轮廓信息生成实际占位包络，并将其与对应支撑位的支撑占位包络分别叠加至当前支撑空间状态，从而获得预计算可达状态和实际可达状态。通过比较两种可达状态，能够区分实际占位偏差阻断和累计占位阻断，避免仅依据预定最终支撑姿态判断通道可达而忽略实际停车偏差及多车累计占位影响，提高通道阻断识别的准确性；

48、（3）当检测到至少一个尚未完成入位支撑位对应的终端接近通道处于不可达状态时，本发明能够沿当前agv的实际行驶轨迹确定候选回退姿态，选择使各被阻断终端接近通道恢复可达且回退距离较小的通道释放姿态，并在通道恢复后重新确定剩余支撑位之间的入位前置关系和支撑入位依赖链。由此，能够在不整体终止协同入位过程的情况下释放受阻通道并继续执行后续入位，提高多agv协同搬运过程的连续性、适应性和可靠性。