一种带转向限制的AGV可指定朝向路径规划方法与流程

本发明涉及移动机器人路径规划领域，具体涉及一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法。

背景技术：

1、agv(automated?guided?vehicle)，即自动导引车，是一种能够自主导航、避障并执行运输任务的智能化运输设备，被广泛应用于物流、制造业和仓储等领域。agv可以自主执行任务，大大减少了人力资源的消耗，提高了工作效率。路径规划问题是agv运输系统中一个基础环节，其目的是找到一条从起始节点到目标点的最佳路径，同时考虑各种约束条件，如避开障碍物、路径平滑度和路径长度等。

2、在实际应用中，很多agv在行驶过程中受到转向限制的限制。这些转向限制可能是由于agv的机械结构或运行环境的限制而引起的，如最大转向角度或最小转弯半径。目前已经存在一些路径规划算法，可以通过考虑agv的转向限制来生成可行的路径。然而，大多数算法只关注路径的连续性和最短距离，而忽略了agv到达目标节点时的朝向角。在某些应用场景中，agv到达目标节点时的朝向对于后续操作的顺利进行至关重要。因此，需要一种路径规划算法，可以在满足转向限制的前提下，精确指定agv到达目标节点时的朝向角。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了弥补传统最短路径规划算法不考虑agv的转向限制以及目标朝向问题，提出一种带转向限制的agv可指定目标朝向路径规划方法?？梢员苊獬鲎畲笞蚪窍拗频贾碌幕邓鸹祷蛭薹ǖ酱锬勘甑愕奈侍?，还可以确保agv到达目标节点时的朝向角与实际需求一致，提高后续操作的准确性和效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法，该方法包括以下步骤：

4、步骤1：采集环境信息并构建拓扑地图；在环境中可行区域上划分若干节点，节点间用有向边连接表示路径；

5、步骤2：根据拓扑地图重新构建一个虚拟地图；虚拟地图将原拓扑地图中每个节点分解为若干个带朝向角信息的虚拟节点，根据agv的转向限制对地图中的边进行重新连接，构建虚拟边；

6、步骤3：根据拓扑地图起始节点和起始朝向角获取其对应在虚拟地图满足转向限制的起始节点，根据拓扑地图目标节点和目标朝向获取其对应在虚拟地图满足转向限制的目标节点；

7、步骤4：使用a*算法在虚拟地图上找到一条制定朝向的最短路径；

8、步骤5：将虚拟地图上的路线映射回拓扑地图，获得一条可行路径。

9、进一步地，所述步骤1中，环境信息包括集合信息和障碍物分布，划分若干节点需要标记节点编号和坐标信息。

10、进一步地，所述agv的转向限制包括：agv目标朝向角和最大转向角度。

11、进一步地，所述虚拟节点的构建具体为：遍历原拓扑地图中的每一个节点，查看连接到该节点的边，根据这些边的驶入角以及驶出角可得出agv在该节点时所有朝向角，根据每个节点的不同朝向构建多个不同虚拟节点。

12、进一步地，由同一节点产生的虚拟节点中如果存在虚拟节点朝向角与当前朝向角相差在预设的误差范围以内，则取消构建该虚拟节点。

13、进一步地，所述虚拟边的构建具体为：遍历原地图中每一条有向边，对于每一条有向边，根据该边的驶入角找到源节点vi所对应的虚拟节点中满足最大转向角限制的虚拟节点集合vi′；根据该边的驶出角分别找出agv正向行驶到目标节点时所对应的虚拟节点v′f和倒车行驶到目标节点时所对应的虚拟节点v′b。对vi′中可沿源节点正向行驶的虚拟节点与v′f进行虚拟边的连接；对vi′中可沿源节点倒车行驶的虚拟节点与v′b进行虚拟边的连接，虚拟边保留原有向边的权重信息用于最短路径的寻找。

14、进一步地，所述对应在虚拟地图满足转向限制的起始节点的选取具体为：朝向角在(θs-σ,θs+σ)的虚拟节点作为虚拟地图的起始节点，其中agv的最大转向限制为σ，起始朝向为θs，若没有满足条件的虚拟节点则说明agv在当前起始角度不能行驶，路径规划失败。

15、进一步地，所述对应在虚拟地图满足转向限制的目标节点的选取具体为朝向角在(θt-μ,θt+μ)的虚拟节点作为虚拟地图的目标节点，其中目标朝向角所允许的偏差为μ，目标朝向角θt；若没有满足条件的虚拟节点则不能以当前目标角度行驶到目标节点，路径规划失败。

16、第二方面，本发明还提供了一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划装置，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，实现一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法。

17、第三方面，本发明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，实现一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法。

18、本方法的有益效果在于：

19、本发明通过虚拟地图的构建消除具有最大转向角限制agv的转向限制，在路径规划时可以根据虚拟地图中的角度信息指定起始节点朝向角和目标节点朝向角?？梢员苊獬鲎畲笞蚪窍拗频贾碌幕邓鸹祷蛭薹ǖ酱锬勘甑愕奈侍?，还可以确保agv到达目标节点时的朝向角与实际需求一致，提高后续操作的准确性和效率。

20、本发明综合考虑agv的转向限制和目标朝向角需求，能够在拓扑地图上找到一条满足这些限制的最优路径。与传统最短路径规划算法相比，该算法可以在不影响路径规划的实时性情况下实现更加灵活和安全的路径规划。

技术特征：

1.一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法，其特征在于，所述步骤1中，环境信息包括集合信息和障碍物分布，划分若干节点需要标记节点编号和坐标信息。

3.根据权利要求1所述的一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法，其特征在于，所述agv的转向限制包括：agv目标朝向角和最大转向角度。

4.根据权利要求1所述的一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法，其特征在于，所述虚拟节点的构建具体为：遍历原拓扑地图中的每一个节点，查看连接到该节点的边，根据这些边的驶入角以及驶出角可得出agv在该节点时所有朝向角，根据每个节点的不同朝向构建多个不同虚拟节点。

5.根据权利要求4所述的一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法，其特征在于，由同一节点产生的虚拟节点中如果存在虚拟节点朝向角与当前朝向角相差在预设的误差范围以内，则取消构建该虚拟节点。

6.根据权利要求1所述的一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法，其特征在于，所述虚拟边的构建具体为：遍历原地图中每一条有向边，对于每一条有向边，根据该边的驶入角找到源节点vi所对应的虚拟节点中满足最大转向角限制的虚拟节点集合vi′；根据该边的驶出角分别找出agv正向行驶到目标节点时所对应的虚拟节点v′f和倒车行驶到目标节点时所对应的虚拟节点v′b；对vi′中可沿源节点正向行驶的虚拟节点与v′f进行虚拟边的连接；对vi′中可沿源节点倒车行驶的虚拟节点与v′b进行虚拟边的连接，虚拟边保留原有向边的权重信息用于最短路径的寻找。

7.根据权利要求1所述的一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法，其特征在于，所述对应在虚拟地图满足转向限制的起始节点的选取具体为：朝向角在(θs-σ,θs+σ)的虚拟节点作为虚拟地图的起始节点，其中agv的最大转向限制为σ，起始朝向为θs，若没有满足条件的虚拟节点则说明agv在当前起始角度不能行驶，路径规划失败。

8.根据权利要求1所述的一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法，其特征在于，所述对应在虚拟地图满足转向限制的目标节点的选取具体为朝向角在(θt-μ,θt+μ)的虚拟节点作为虚拟地图的目标节点，其中目标朝向角所允许的偏差为μ，目标朝向角θt；若没有满足条件的虚拟节点则不能以当前目标角度行驶到目标节点，路径规划失败。

9.一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划装置，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，其特征在于，所述处理器执行所述可执行代码时，实现如权利要求1-8中任一项所述的一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8中任一项所述的一种带转向限制的agv可指定朝向路径规划方法。

技术总结
本发明涉及一种带转向限制的AGV可指定朝向路径规划方法。该方法通过使用拓扑地图构建室内地图模型，并将节点和边连接表示路径。然后，根据节点和边的驶入角和驶出角信息，构建一个带有朝向角信息的虚拟地图，消除AGV的转向限制。虚拟地图保留了原节点的基本信息，并根据最大转向角限制进行连接。最后，使用A*算法在虚拟地图上找到一条满足条件的最短路径，并将其映射到原地图，得到一条可行路径。该方法可以避免超出最大转向角限制导致的机械损坏或无法到达目标点的问题，并确保AGV到达目标节点时的朝向角与实际需求一致，提高后续操作的准确性和效率。

技术研发人员：张力鸣,施盛华,罗江勇,陈鹏飞,潘斌,戴孙奇
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>浙江科钛机器人股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21