本发明专利技术公开了一种针对叉车式AGV的路径规划方法及装置。获取起点方向信息和终点方向信息，将地图中多条路径交汇的节点定义为岔路节点，并判断是否存在符合方向要求的可行节点，若存在，则标记AGV为不需要转向操作，并删除起点的邻居节点中不符合方向要求的节点，若不存在，则标记AGV为需要转向操作；基于A*算法获取可行路径，对于不需要转向操作的AGV，根据可行路径直接获得规划好的适配路径；对于需要转向操作的AGV，进行路径更新。本发明专利技术利用转向点寻找的操作，为必须要转向的AGV寻找转向点，完成了针对叉车特点的路径规划，规划出一条叉车式AGV运行高效、少转向操作的路径，有效提高规划成功率以及提高运输效率。成功率以及提高运输效率。成功率以及提高运输效率。
【技术实现步骤摘要】
一种针对叉车式AGV的路径规划方法及装置
[0001]本专利技术属于移动机器人领域，尤其涉及一种针对叉车式AGV的路径规划方法及装置。
技术介绍
[0002]在如今物流产业飞速发展的背景下，机器人正越来越受到先进的物流工厂的注意。自动导引车辆更是成为众多企业工厂的内部物流智能化潮流中不可缺少的一部分。其中叉车式自动导引车在仓储自动化领域中使用频率极高，极大提高仓储效率，成为近些年来学者研究热点问题。
[0003]路径规划是AGV研究内容中的一个重要的研究课题。机器人在存在各种形状不一的障碍物的实际环境中，机器人会根据当前任务的状态，寻找一条从当前位置到路径任务点能够避开所有障碍物的路径，同时又要尽可能的优化某些性能指标和满足一些功能特性。传统的路径规划方法有A*、Dijkstra等方法。但是在叉车式机器人实际运行过程中，还存在着位姿限定的问题。传统路径规划方法忽视叉车式AGV运行特点，因此针对叉车特点，提出一种适用于叉车的路径规划方法是十分有必要的。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是针对叉车式AGV无法原地转弯和到达终点位姿限定等问题，建立一个高效的路径规划方法，在A*算法基础上进行修改，使得最终能够规划出一条机器人高效、少转向操作的运动路径。对于路径规划主要解决几个重点问题，第一如何获取一条路径最短、代价最小的路径。第二对于叉车运行特点，如何规划出叉车AGV可实际运行的路径，并且满足其到达终点的位姿限定。本专利技术考虑几种常见的特殊情况，使得叉车AGV获取的路径在实际场景中具有可用性。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供了一种针对叉车式AGV的路径规划方法，在传统A*算法的基础上改进，为叉车式自动引导式机器人规划高效、可行的路径；该方法包括以下步骤：
[0006]S1：获取起点方向信息和终点方向信息，将地图中多条路径交汇的节点定义为岔路节点，并判断是否存在符合方向要求的可行节点，若存在，则标记AGV为不需要转向操作，并删除起点的邻居节点中不符合方向要求的节点，若不存在，则标记AGV为需要转向操作；
[0007]S2：根据A*算法动态维护openlist和closelist表格，获取可行路径，对于不需要转向操作的AGV，根据可行路径直接获得规划好的适配路径；对于需要转向操作的AGV，执行步骤S3。
[0008]S3：若不需要转向操作则将当前路径设为候选路径，若需要转向操作则进行路径更新，具体过程如下：
[0009]S31：首先获取步骤S2中规划出的可行的当前路径p；
[0010]S32：遍历当前路径p，从后向前寻找当前路径p上每一个节点的邻居节点是否存在
有不在路径上的节点m，且节点m存在其他相邻接点n也在路径p上；若存在节点m，标记节点m为转向点，若不存在节点m则标记不存在转向点；
[0011]S33：对于存在转向点的路径，将转向点加入路径中，更新当前路径p，得到规划好的适配路径；对于不存在转向点的路径，则返回未找到适配路径。
[0012]进一步地，所述步骤S1中，将地图根据拟合AGV的运动学约束的要求获得拓扑地图，具体过程如下：
[0013]利用B样条拟合路径点，B样条曲线的方程：
[0014]其中Q
i
是第i个控制点，i是控制点的编号，Q(t)为控制点连接成的第t条B样条曲线，N
i,k
(t)是B样条第k次的基函数，B样条的基函数由下式决定：n为控制点的个数；
[0015]B样条曲线的n个控制点是独立的，根据这一点B样条曲线根据AGV在起始点的方向向量拟合路径。A*算法生成的路径点看作B样条的数据点，通过B样条曲线的方程计算B样条的控制点。然后将这些控制点代入具有固定参数t的基函数，得到数据点之间的插值路径点。
[0016]进一步地，所述步骤S1中，需要地图进行预处理，将节点分为岔路节点以及普通节点，岔路节点表示多个路径相交的节点，AGV在岔路节点可进行转向操作；起点和终点的方向信息用direction表示，即上右下左记录为0,1,2,3。
[0017]进一步地，所述步骤S1中，分别判断起点和终点节点是否为岔路节点，若为岔路节点，则将其根据方向信息转换为相邻且可到达的普通节点。
[0018]进一步地，所述步骤S2中，包括如下子步骤：
[0019]S21：根据地图预处理结果修改地图参数；将起点加入openlist表中，并将起点的优先级设置为最高；
[0020]S22：如果openlist表不为空，则从openlist表中选取优先级最高的节作为当前节点，即f(n)代价值最小的点，其中f(n)为g(n)和h(n)的总和；g(n)为AGV移动到当前节点已付出的代价；h(n)为AGV移动到终点预计将要付出的代价；
[0021]S23：从openlist表中删除当前节点，把当前节点加入到closelist表中，并根据预处理结果计算当前节点的邻居节点的f(n)最小值，如果某一邻居节点在closelist表中，则跳过这个节点，如果邻居节点既不在closelist表中，也不在openlist表中则将该邻居节点加入到openlist表中；把当前节点设置为该邻居节点的父节点。
[0022]S24：对于存在openlist表中的邻居节点，通过g(n)代价值检查路径上是否有代价更小的路径；如果有，则把它的父节点作为当前节点，重新计算代价值f(n)、g(n)、h(n)；
[0023]S25：当终点在closelist表中则执行S26，当终点不在closelist表中，或openlist表不为空时，重复S22到S24，若openlist表为空时，则查找终点失败。
[0024]S26：从终点开始，沿着父节点获取当前路径p。
[0025]第二方面，本专利技术还提供了一种针对叉车式AGV的路径规划装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现所述的针对叉车式AGV的路径规划方法。
[0026]第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序
被处理器执行时，实现所述的针对叉车式AGV的路径规划方法。
[0027]本专利技术的有益效果在于：利用B样条曲线将地图转化为拓扑地图，解决栅格地图空间浪费、效率低下等问题；通过对地图预处理方法，判断是否存在符合方向要求的可行节点，删除起点的邻居节点中不符合方向要求的节点，避免了AGV非必要的转向操作，有效减少了转向带来的计算成本，快速计算出规划路径；对于必须要转向的AGV，利用转向点寻找的操作，寻找转向点，对路径进行更新，完成了针对叉车特点的路径规划，有效提高规划成功率。
附图说明
[0028]图1为本专利技术一个实施例的一种针对叉车式AGV的路径规划方法的流程图；
[0029]图2为本专利技术一个实施例的一种针对叉车式AGV的路径规划方法的地图示意图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种针对叉车式AGV的路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取起点方向信息和终点方向信息，将地图中多条路径交汇的节点定义为岔路节点，并判断是否存在符合方向要求的可行节点，若存在，则标记AGV为不需要转向操作，并删除起点的邻居节点中不符合方向要求的节点，若不存在，则标记AGV为需要转向操作；S2：根据A*算法动态维护openlist和closelist表格，获取可行路径，对于不需要转向操作的AGV，根据可行路径直接获得规划好的适配路径；对于需要转向操作的AGV，执行步骤S3；S3：对于需要转向操作的AGV，进行路径更新，具体过程如下：S31：首先获取步骤S2中规划出的可行的当前路径p；S32：遍历当前路径p，从后向前寻找当前路径p上每一个节点的邻居节点是否存在有不在路径上的节点m，且节点m存在其他相邻接点n也在路径p上；若存在节点m，标记节点m为转向点，若不存在节点m则标记不存在转向点；S33：对于存在转向点的路径，将转向点加入路径中，更新当前路径p，得到规划好的适配路径；对于不存在转向点的路径，则返回未找到适配路径。2.根据权利要求1所述的一种针对叉车式AGV的路径规划方法，其特征在于，所述步骤S1中，将地图根据拟合AGV的运动学约束的要求获得拓扑地图，具体过程如下：利用B样条拟合路径点，B样条曲线的方程：其中Q
i
是第i个控制点，i是控制点的编号，Q(t)为控制点连接成的第t条B样条曲线，N
i,k
(t)是B样条第k次的基函数，B样条的基函数由下式决定：其中，n为控制点的个数；B样条曲线的n个控制点是独立的，根据这一点B样条曲线根据AGV在起始点的方向向量拟合路径。A*算法生成的路径点看作B样条的数据点，通过B样条曲线的方程计算B样条的控制点。然后将这些控制点代入具有固定参数t的基函数，得到数据点之间的插值路径点。3.根据权利要求1所述的一种针对叉车式AGV的路径规划方法，其特征在于，所述步骤S1中，需要地图进行预处理，将节点分为岔路节点以及普通节点，岔路节点表示多个路径相交的节点，AGV在岔路节点可进行转向操作；起点和终点的方向信息用direction表示，即...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琛琛，林志赟，韩志敏，欧阳阳，王博，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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