基于自主绕障的异构型多智能体网联协同调度规划方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115016506A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210854751.4(22)申请日2022.07.18(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号申请人西安交通大学(72)发明人程翔李鹏陈仕韬魏平郑南宁(74)专利代理机构北京万象新悦知识产权代理有限公司11360专利代理师黄凤茹(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称基于自主绕障的异构型多智能体网联协同调度规划方法(57)摘要本发明公布了一种基于自主绕障的异构型多智能体网联协同调度规划方法，包括：进行多智能体网联协同调度规划的系统配置和运输任务管理；系统中每一台即将执行运输任务的智能体进行协同路径搜索，得到相应的路径列表；智能体进行运动规划得到执行路径；根据执行路径计算得到行驶速度；智能体在运行的过程中，进行自主绕障；时间窗调整。本发明通过采用时间窗算法和引入智能体的自主绕障技术，实现智能体之间冲突的协同解决和自主绕障，相较于现有技术，本发明更加高效、灵活、鲁棒且系统可容纳的智能体数目更多。CN115016506ACN115016506A权利要求书1/3页1.一种基于自主绕障的异构型多智能体网联协同调度规划方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1：进行多智能体网联协同调度规划的系统配置和运输任务管理；系统包括控制中心、智能体和数据共享端；智能体为场景中执行运输任务的智能机器人；控制中心用于进行任务分配及协同路径搜索；数据共享端用于存放智能体间碰撞避免所需的时间窗数据结构；各智能体均可独立访问或修改数据共享端中存放的数据；多智能体网联协同调度规划的系统配置包括：控制中心及各智能体的启动、控制中心和各智能体中场景地图的设置及数据共享端的时间窗数据结构的初始化；场景地图中包括节点和路段；将场景的关键点设定为节点；场景的关键点包括取货点和投货点；另外还根据场景的长度和宽度以固定间距设定节点的位置；若场景中存在即有的行驶路线，则在即有的行驶路线上以固定间距设定节点的位置；场景的路段为两相邻节点所形成的线段，多条路段相连形成一条路径；运输任务管理是指向系统中添加运输任务并进行任务分配；运输任务以场景地图中任一节点为任务终点，以执行任务的相应智能体的位置为任务起点；步骤2：系统场景中每一台即将执行运输任务的智能体进行协同路径搜索，得到相应的路径列表；包括如下过程：21)求出一条任务起点和任务终点之间的最短路径，记作：s→k1→k2→…→kn→e；其中，s为任务起点；e为任务终点；k1～kn均为路径上的节点；22)令k0＝s，kn+1＝e，对于路径上除任务终点e外的每一个点km，m＝0,1,2…,n，设km共有r个相邻节点，遍历km所相邻的每一个节点vq，q＝1,2,…,r；若vq≠km+1，以vq为任务起点，以e为任务终点，求出vq与e之间的最短路径：vq→n1→n2→…→np→e，n1～np均为路径上的节点，则得到另一条s与e之间的路径：k0→…→km→vq→…→e，将其加入路径列表；23)步骤22)执行结束后，路径列表中存储了任务起点s到任务终点e之间所有无环路路径；对于其中的每一条路径，计算并记录该路径与其他智能体正在执行的路径的重复路段及对向行驶路段占该路径总路段数的比值的最大值；所述重复路段指的是：若当前智能体与其他智能体的路径中均包含同一段路段，则该路段是当前智能体的重复路段；所述重复路段及对向行驶路段指的是：若当前智能体与其他智能体的路径中均包含同一段路段且经过该路段的方向相反，则该路段是当前智能体的重复路段及对向行驶路段；包括如下过程：231)设路径列表PATH中共有S条路径，对于其中的每一条路径PATHz，z＝1,2,…,S，分别使用βz和γz来记录路径PATHz与其他智能体正在执行的路径的重复路段及对向行驶路段占路径PATHz总路段数的比值的最大值；232)设路径PATHz的长度为l，即路径PATHz上共有l个节点；对于h＝1,2,…,l‑1，检查系统中除当前智能体外其他A‑1台智能体路径Ni，i＝1,2,…A‑1，则对于w＝1,2,…,li‑1，li为路径Ni的长度，从地图中分别查取由节点和节点连接而成的路段记为arch，和由节点和节点连接而成的路段，记为arcw；233)若arch＝arcw，则路径PATHz与路径Ni的重复路段数累加1；若arch＝arcw且2CN115016506A权利要求书2/3页则路径PATHz与路径Ni的对向行驶路段数也累加1；234)对于其他智能体当前执行路径的集合N，求得路径PATHz与其中A‑1条路径重复路段的最大值和对向行驶路段的最大值，进而求得βz与γz；对β