CN116166029A - 一种兼容局部避障功能的多agv导航方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼容局部避障功能的多AGV导航方法及***，根据AGV小车发送的自身定位信息获取AGV小车的实时位置，根据调度任务对执行任务的AGV小车规划一条全局路径；将全局路径进行逐点发送，并基于定位信息将路径点转换成车体坐标系下的局部目标点，用于控制AGV小车运行；实时融合环境传感器和单体AGV小车上的单线激光雷达生成的占据栅格地图，得到全局动态栅格地图；在控制AGV小车运行过程中，基于全局动态栅格地图决策AGV小车正常运行，以及当前方有障碍物时进行局部避障操作，实现兼容局部避障功能的多AGV导航。本发明实现了多AGV小车的导航控制，并兼容局部避障功能，能够更加高效地完成AGV小车的任务，提高生产效率和安全性，降低运行成本。

Description

一种兼容局部避障功能的多AGV导航方法及***

技术领域

本发明属于多AGV导航技术领域，具体涉及一种兼容局部避障功能的多AGV导航方法及***。

背景技术

自动导引车(AGV小车)是一种能够自动完成物品搬运的运输设备，它通常使用无线电、相机、激光雷达或者地面上标记好的磁条、磁钉、二维码等进行导航。与其他的物品运输设备相比，AGV小车具有适应性强、自动化程度高、节约人力成本、便于维护等优点。随着人力成本的逐渐提高以及生产格局的日益多变，越来越多的企业采用高度自动化的生产***，而AGV小车正是自动化生产***的重要组成部分。因此AGV小车的设计研究对于企业提高生产效率、降低生产成本具有重要意义。

现阶段大多数依赖调度***的运输型AGV小车功能较为简单，只能沿着调度下发的指定路线运行，AGV小车在运输途中遇到静态障碍物只能原地暂停等待，如果障碍物停留时间过长，则小车原地等待过长，这样会影响其他AGV小车的调度。随着运输场景越来越复杂，企业也不再满足运输场景中AGV小车单一路径下运行的需求，而是迫切需要AGV小车可以在运行中因遇到临时障碍物做出局部路径的再次规划实现局部避障，而不是AGV小车原地静止等待或等待调度重新规划路径。另外针对复杂场景实现局部避障的AGV小车都需要多个激光雷达传感器，16线或32线激光雷达传感器价格也较昂贵，在实际运输场景中每辆AGV小车都需要配备一个或多个这样的多线激光雷达传感器，导致企业需要更高昂的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种兼容局部避障功能的多AGV导航方法及***，用于解决AGV小车在运行中因遇到临时障碍物而原地等待或等待调度重新规划路径，无法进行局部路径规划避障的技术问题。

本发明采用以下技术方案：

一种兼容局部避障功能的多AGV导航方法，包括以下步骤：

S1、根据AGV小车发送的自身定位信息获取AGV小车的实时位置，根据调度任务对执行任务的AGV小车规划一条全局路径；

S2、将步骤S1得到的全局路径进行逐点发送，并基于定位信息将路径点转换成车体坐标系下的局部目标点，用于控制AGV小车运行；

S3、实时融合环境传感器和单体AGV小车上的单线激光雷达生成的占据栅格地图，得到全局动态栅格地图；

S4、在步骤S2控制AGV小车运行过程中，基于步骤S3得到的全局动态栅格地图决策AGV小车正常运行，以及当前方有障碍物时进行局部避障操作，实现兼容局部避障功能的多AGV导航。

具体的，步骤S1中，从AGV小车自身位置作为起点开始，检查AGV小车相连的路径点，然后向相连路径点扩展，并计算路径代价，直至找到同向目标点的最优路径，同时检查与其他AGV小车路径的冲突；通过预测AGV小车完全通过冲突区域的时间T为AGV小车分配优先通过权，每条路径同一时刻有且仅有一辆AGV小车运行。

进一步的，对AGV小车的运行场景进行规划，采用路径点N₁、N₂…N_i及连接路径点的路径构成调度地图，i∈N，路径的宽度依据运行环境设计，路径的集合及路径间连接区域共同构成代价地图的静态地图层。

进一步的，AGV小车完全通过冲突区域的时间T为：

T＝L/V

其中，L为AGV小车通过冲突点N_i剩余距离长度，V为AGV小车当前运行速度。

具体的，步骤S2中，依据当前位姿选择全局路径点序列的元素作为局部目标点位置，并依据全局路径序列中局部目标点的下一路径点位置生成当前局部目标点的方向信息，然后向AGV小车发送当前局部目标位姿点，AGV小车安全到达当前局部目标位姿点后，反馈已到达，收到AGV小车已到达的反馈后，下发下一目标位姿点，直至到达最终目标点位置。

进一步的，若当前发送目标点位置有障碍物，则AGV小车反馈当前目标点有障碍物无法到达，根据当前发送目标点是否为最终目标点做出不同行为；若当前发送目标点不是最终目标点，则停止当前目标点发送，直接下发当前局部目标点的下一目标点，并进行局部避障；否则进行局部避障停靠在目标点附近。

具体的，步骤S3中，全局动态栅格地图把环境分解成一个一个的小栅格，每个栅格仅有两种状态：占用Occupied或者空闲free，天然区分出可通行区域，进行轨迹规划；对于1为空闲，2为占用，设为占用；对于1为空闲，2为空闲或者未知，设为空闲；对于1为占用，2为任意，设为占用；对于1为未知，2为任意，设为2的感知结果。

具体的，步骤S4中，当AGV小车运行过程中遇到障碍物时，进行局部避障安全检查，当AGV小车有空间完成局部避障时，利用变道机动曲线生成局部避障路径，局部避障路径在同一方向的平行车道之间产生过渡；当AGV小车没有空间完成局部避障时，AGV小车原地等待。

进一步的，当AGV小车通过直线段上的障碍物时，避障路径定义为与路线图平行的直线段，长度等于障碍物长度；当AGV小车通过极样条曲线上的障碍物时，定义超车路径为根据原始曲线的半径和角度参数化的极样条曲线。

第二方面，本发明实施例提供了一种兼容局部避障功能的多AGV导航***，包括：

调度模块，根据AGV小车发送的自身定位信息获取AGV小车的实时位置，根据调度任务对执行任务的AGV小车规划一条全局路径；

局部目标点生成模块，将调度模块得到的全局路径进行逐点发送，并基于定位信息将路径点转换成车体坐标系下的局部目标点，用于控制AGV小车运行；

感知融合模块，实时融合环境传感器和单体AGV小车上的单线激光雷达生成的占据栅格地图，得到全局动态栅格地图；

路径规划决策模块，在局部目标点生成模块控制AGV小车运行过程中，基于感知融合模块得到的全局动态栅格地图决策AGV小车正常运行，以及当前方有障碍物时进行局部避障操作，实现兼容局部避障功能的多AGV导航。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

一种兼容局部避障功能的多AGV导航方法，通过构建场地调度地图以提供基础的地图信息，为后续的导航路径规划提供准确的基础数据，步骤S1中实时获取AGV小车的位置和朝向信息，为导航路径规划和局部避障提供更加准确和可靠的基础数据；通过步骤S2将世界坐标系下的路径点转换成AGV小车控制程序可以识别处理的数据，从而控制AGV小车的运动以达到导航目的；通过步骤S3实时融合多个栅格地图来获取动态全局栅格地图目的是可以减轻单一传感器噪声干扰的影响，提高***的安全性；通过步骤S4中路径规划通过动态栅格地图检测障碍物并动态修改前进方向以避开障碍物，保证导航的安全性。

进一步的，在调度地图中设置每条路径同一时刻有且仅有一辆AGV小车运行是为了避免多辆AGV小车同时运行在同一条路径上而发生路径冲突，导致AGV小车相互阻挡，无法正常运行。需要设计复杂的调度算法来保证路径安全和运输效率。如果每条路径同一时刻只有一辆AGV小车运行，可以有效避免路径冲突，保证AGV小车的顺畅运行。另外由于相互阻挡，导致运输效率下降。简而言之，调度地图中每条路径同一时刻只能有一辆AGV小车运行的设置，可以避免路径冲突，提高运输效率，简化调度算法，提高生产效率和降低成本。

进一步的，路径的集合及路径间连接区域共同构成代价地图的静态地图层设置的好处如下：

代价地图的静态地图层可以提供地图信息，包括地图的轮廓、AGV小车可以运动的区域等，这些地图信息是导航和避障算法的基础，可以帮助AGV小车进行路径规划和运动控制。另外静态地图层可以提前生成，不随时间变化而改变，相比于动态地图层，静态地图层的计算复杂度较低，可以减少计算量，提高计算效率。代价地图的静态地图层还可以记录路径的代价信息，例如路径的长度等，这些代价信息可以用于路径规划算法的优化。

进一步的，通过设置AGV小车完全通过冲突区域的时间T，可以确保多辆AGV小车在同一时间不会进入冲突区域，避免发生碰撞和安全事故。此外通过合理设置完全通过冲突区域的时间T，可以最大化利用冲突区域的空闲时间，提高多辆AGV小车的运行效率和生产效率。

进一步的，逐点下发并反馈的方法设置是为了通过反馈已到达的信息，来确保AGV小车安全到达当前目标点位置，避免因操作失误、设备故障等原因引起的安全问题。另外在完成当前目标点位置后立即下发下一个目标点，可以最大限度地利用AGV小车的运行时间，提高生产效率和运行效率。

进一步的，如果当前发送的目标点有障碍物，AGV小车反馈并根据该目标点是否为最终目标点做出不同行为，如果不是最终目标点，则停止当前目标点发送并进行局部避障，如果是最终目标点，则进行局部避障并停靠在目标点附近。该种方法设置可以通过采用动态的反馈和下发策略，可以避免由于目标点位置变化或障碍物出现等因素导致的运行中断或异常，提高AGV小车的稳定性和可靠性。

进一步的，将全局动态栅格地图把环境分解成一个一个的小栅格，每个栅格仅有两种状态的做法可以非常精细地描述环境，准确地划分出可通行区域。根据栅格地图的状态，可以快速可靠地判断当前位置是否可通行，从而有效地避免碰撞和其他安全问题的发生。通过不断地更新地图状态，实现动态规划和路径更新，算法实现较为简单，便于在各种设备和环境中应用。

进一步的，进行局部避障安全检查的做法可以提高AGV小车的运行安全性：当AGV小车遇到障碍物时，进行局部避障安全检查，能够及时发现并避免潜在的安全隐患。当AGV小车有空间完成局部避障时，通过变道机动曲线生成局部避障路径，能够避免原地等待，提高了AGV小车的运行效率。

进一步的，避障操作目的是在避开障碍物时，尽可能保持AGV小车的运动状态和方向不变。对于直线段上的障碍物，避障路径定义为平行于路线图的直线，这样做可以保持AGV小车的直线运动状态，并且避免了过多的转弯，提高了行驶效率。对于极样条曲线上的障碍物，定义超车路径为根据原始曲线的半径和角度参数化的极样条曲线，这可以让AGV小车在避开障碍物的同时，尽可能保持原始曲线的运动状态和方向。这样做可以提高AGV小车的运动稳定性和行驶效率。

可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明采用全局动态栅格地图、变道机动曲线生成局部避障路径、路径的集合等技术，实现了多AGV小车的导航控制，并兼容局部避障功能，能够更加高效地完成AGV小车的任务，提高生产效率和安全性，降低运行成本。同时，本发明具有实现简单、适用性广等优点。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明整体框架图；

图2为调度***中所用调度地图示意图；

图3为多辆AGV小车之间路径运行冲突示意图；

图4为当前局部目标发送点位置有障碍物情况示意图，其中，(a)为障碍物在最终目标点位置，(b)为障碍物在非最终目标点位置；

图5为局部避障安全检查示意图，其中，(a)为障碍物避让没有空间，(b)为障碍物的避让是可能的；

图6为局部动态避障示意图，其中，(a)为直线上的障碍物，(b)为转弯曲线上的障碍；

图7为AGV小车避障示意图，其中，(a)为正常行驶路径，(b)为局部避障；

图8为多AGV运行过程图，其中，(a)为一种调度图，(b)为另一种调度图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

请参阅图1，本发明一种兼容局部避障功能的多AGV导航方法，包括以下步骤：

S1、负责多机协同路径规划以及交管控制；

通过接收AGV小车发送的自身定位信息获取AGV小车实时位置，接收到调度任务后对执行任务的AGV小车规划出一条全局路径；在AGV小车运行过程中，通过实时获取AGV小车运行状态，在路径遇到冲突的情况下制定交管放行策略。

请参阅图2，首先对AGV小车运行场景规划出路径调度地图，调度地图是由一系列路径点(N₁、N₂…N_i，i∈N)及连接路径点的路径构成的，路径具有宽度属性，路径的宽度依据运行环境大小设计，路径的集合及路径间连接区域共同构成代价地图(可行驶区域栅格地图)的静态地图层。

动态障碍层由全局动态栅格地图组成，全局动态栅格地图的生成主要依靠如下信息：

激光雷达数据信息(每个扫描点包含角度和距离，每帧激光数据包含若干扫描点)、AGV小车位姿信息，地图参数(地图的高度和宽度、起始点、分辨率)。每层地图层中的栅格大小也与运行环境大小设计相关。

调度***和AGV小车通过5G或者WIFI等网络进行连接和通讯；调度***实时接受AGV小车上报的位置信息，业务***通过网络向调度***发送调度请求(AGV小车_ID，最终位置目标点N_i)，调度***的全局路径规划模块为AGV小车规划出一条全局路径；当收到调度请求后，基于A^*最短路径规划算法为AGV小车生成一条最短全局路径；具体实现如下：

调度***是一个软件模块或软件***，通常运行在AGV的嵌入式计算机或云端服务器上，调度***负责接收并处理AGV的任务请求，包括任务类型、任务参数、任务优先级和任务状态，根据当前任务和环境信息，使用算法生成一条或多条最优路径。调度***还负责检测多个AGV之间的冲突，根据优先级和任务状态等信息，调整任务分配和路径规划，避免碰撞和阻塞。

从AGV小车自身位置作为起点开始，检查其相连的路径点，然后向相连路径点扩展，并计算路径代价，直至找到同向目标点的最优路径，同时检查与其他AGV小车路径的冲突。

调度***只允许每条路径同一时刻有且仅有一辆AGV小车运行，当多辆AGV小车之间的路径存在冲突时，即同一时间段一条车道路径有多辆车即将进入的情况，调度模块依据AGV小车最先通过原则来为AGV小车分配优先通过权；最先通过原则通过预测AGV小车完全通过冲突区域的时间来判定，预计通过冲突趋于的时间T采用如下公式来实现。

T＝L/V

其中，L为AGV小车通过冲突点N_i剩余距离长度，V为AGV小车当前运行速度。图3所示为多辆AGV小车之间路径运行冲突示意图。

S2、接收步骤S1得到的全局路径，将全局路径进行逐点发送，并基于定位信息将路径点转换成车体坐标系下的局部目标点，发送到导航控制程序控制AGV小车运行；

全局路径信息是由一系列路径点(X,Y)组成，当接收到全局路径信息后，依据当前位姿选择全局路径点序列的元素作为局部目标点位置，并依据全局路径序列中局部目标点的下一路径点位置生成当前局部目标点的方向信息，即AGV小车在当前局部目标点的位姿朝向，位姿信息表示形式为(X，Y，Z，theta)，位姿信息生成公式如下：

dy_i＝Y_i-Y_i-1

dx_i＝X_i-X_i-1

theta＝atan2(dy,dx)

其中，X_i-1和Y_i-1为当前局部目标点的X和Y坐标值，X_i和Y_i为当前局部目标点下一路径点的X和Y坐标值。

请参阅图4，生成局部目标点后，向AGV小车发送当前局部目标位姿点，AGV小车安全到达当前局部目标位姿点后，反馈已到达，收到AGV小车已到达的反馈后，下发下一目标位姿点，直至到达最终目标点位置；

若当前发送目标点位置有障碍物，则AGV小车向局部目标决策模块反馈当前目标点有障碍物无法到达，根据当前发送目标点是否为最终目标点做出不同行为；

若当前发送目标点不是最终目标点，则停止当前目标点发送，直接下发当前局部目标点的下一目标点，并进行局部避障，如图4(a)所示；否则通知路径规划决策模块，进行局部避障停靠在目标点附近，如图4(b)所示。

AGV小车收到局部目标决策模块发送的当前局部目标点后，会基于自身定位信息，将局部目标点转换到车体坐标系下生成相对目标点Local goal，路径规划决策模块根据Local goal为AGV小车生成一条平滑运行轨迹路线。

S3、实时对环境传感器感知生成的占据栅格地图和单体AGV小车单线激光雷达感知信息生成的占据栅格地图进行融合，得到全局动态栅格地图；

环境传感器的感知信息为安装于屋顶上的16线基础雷达传感器获取到的点云信息，通过将激光雷达信息转换成高程地图，然后根据高度信息计算每个区域的可通行性，最后利用可通行性数据将高程地图转化为全局动态栅格地图。

环境传感器和单体AGV小车单线激光雷达通过5G或者WIFI等网络进行连接和通讯。

在现有的AGV小车感知***中，大多数采用AGV小车搭载的传感器进行障碍物的感知与规避，少部分采用不同AGV小车采集的信息进行融合的方案来实现环境信息的共享。但AGV小车通常面临视野范围小，难以感知障碍物的全貌且容易受到货架等物体的遮挡。因此，本发明中通过融合环境传感器实时感知的信息和AGV小车实时感知信息来得到全局动态栅格地图，从而解决这一问题。

对于体AGV小车位置信息生成，通过AGV小车上单线激光雷达依据点云匹配的SLAM技术从而定位AGV小车在全局地图中的位置，定位融合了里程计和匹配定位信息得到最终的定位结果。

对于环境传感器感知，安装在天花板上的16线基础雷达传感器实时获取到下面运行环境信息，通过获取环境传感器输入的点云信息并将其转换成高程地图，然后根据点云中物体的高度信息计算每个区域的可通行性，最后将可通行性数据转换为栅格地图。

对于单机AGV小车感知，通过单机AGV小车上的单线激光雷达扫描到的点云信息生成的栅格地图对全局静态栅格地图做更新。对于环境感知和单机AGV小车感知生成的栅格地图，其每个栅格其可行性为0则表示该栅格地图为空闲(free)，可行性为1表示占用(Occupied)，可行性为-1表示未知(unknown)。而感知融合生成的全局动态栅格地图，即把环境分解成一个一个的小栅格，其每个栅格仅有两种状态：占用(Occupied)或者空闲(free)，天然区分出可通行区域，进行轨迹规划。感知融合生成全局动态栅格地图过程如下：

将环境感知结果表示为1，单机感知结果表示为2，对于每个栅格，其感知融合规则为：

a)对于1为free，2为Occupied，设为Occupied；

b)对于1为free，2为free或者unknown，设为free；

c)对于1为Occupied，2为任意，设为Occupied；

d)对于1为unknown，2为任意，都设为2的感知结果。

感知信息的融合会依据自身定位信息和车体大小信息，去除自身车体范围内占据的栅格大小，最终形成用于运动规划功能的全局动态栅格地图，并传递给下一步用于路径规划和实现局部动态避障。

栅格地图中栅格大小都相同，栅格地图的融合放在边侧进行，当通信存在延迟的情况下，采用单机栅格地图或者采用与历史数据进行单机侧融合。

S4、基于步骤S3得到的全局动态栅格地图决策AGV小车正常运行，以及当前方有障碍物时进行局部避障操作，实现兼容局部避障功能的多AGV导航。

局部避障操作指的是依靠步骤S3得到的全局动态栅格地图决策出一条绕开障碍物的局部变道路径，而非变道到另一条路径上运行。

采用基于计算与路线图的局部偏差的路径规划方法，主要目标是在给定AGV小车的形状和大小下，规划一条平滑运动学约束的可接受的路径，保证避免与障碍物以及任何基础设施元素的碰撞。一旦该避开并通过障碍物，AGV小车就会回到路线图上，执行原来的路径计划并实现其目标。

当AGV小车运行过程中遇到障碍物时，首先进行局部避障安全检查，只有在AGV小车有足够的空闲空间来完成局部避障，而不与任何障碍或基础设施元素发生碰撞时，才允许偏离路线图。因此，基于车载传感器进行的测量结果计算出自由空间的大小。然后将自由空间与AGV小车的大小进行比较：如果自由空间足够宽，则规划一条局部避障路径。相反，如果空闲空间不足以保证安全操作，AGV小车不允许离开路线图，AGV小车需要在原地等待。实例如图5所示。

局部避障路径生成利用变道机动曲线，在同一方向的平行车道之间产生过渡。这条曲线有一个典型的“S”形。横向机动是曲线的笛卡尔-多项式部分，其用于描述曲线轨迹的数学模型，可以用于设计横向机动的路径。该模型可以提供一个平滑的曲率过渡；曲线的笛卡尔-多项式部分的公式如下：

y(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+…a_nxⁿ

其中，f(x)表示曲线在x点的纵坐标，x表示曲线的横坐标，a₀到a_n是多项式的系数，n是多项式的次数。通过调整这些系数，可以设计出满足横向机动要求的曲线轨迹。

特别是，定义变道曲线的参数是为了最小化偏离路线图的偏差，同时仍然保证与障碍物的安全距离。

AGV小车通过障碍物时，考虑了以下两种情况：

a)直线段上的障碍物：在此情况下，避障路径定义为与路线图平行的直线段，其长度等于障碍物长度，如图6(a)所示；

b)极样条曲线上的障碍：在这种情况下，超车路径被定义为根据原始曲线的半径和角度参数化的极样条曲线，如图6(b)所示。

一旦避开障碍物后，AGV小车回到原来路径上，以实现其原来的目标。然后定义一个车道变更曲线，将先前计算的偏差与路线图上最近的容许点连接起来。

本发明再一个实施例中，提供一种兼容局部避障功能的多AGV导航***，该***能够用于实现上述兼容局部避障功能的多AGV导航方法，具体的，该兼容局部避障功能的多AGV导航***包括调度模块、局部目标点生成模块、感知融合模块以及路径规划决策模块。

其中，调度模块，根据AGV小车发送的自身定位信息获取AGV小车的实时位置，根据调度任务对执行任务的AGV小车规划一条全局路径；

局部目标点生成模块，将调度模块得到的全局路径进行逐点发送，并基于定位信息将路径点转换成车体坐标系下的局部目标点，用于控制AGV小车运行；

感知融合模块，实时融合环境传感器和单体AGV小车上的单线激光雷达生成的占据栅格地图，得到全局动态栅格地图；

路径规划决策模块，在局部目标点生成模块控制AGV小车运行过程中，基于感知融合模块得到的全局动态栅格地图决策AGV小车正常运行，以及当前方有障碍物时进行局部避障操作，实现兼容局部避障功能的多AGV导航。

本发明再一个实施例中，提供了一种终端设备，该终端设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor、DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于兼容局部避障功能的多AGV导航方法的操作，包括：

根据AGV小车发送的自身定位信息获取AGV小车的实时位置，根据调度任务对执行任务的AGV小车规划一条全局路径；将全局路径进行逐点发送，并基于定位信息将路径点转换成车体坐标系下的局部目标点，用于控制AGV小车运行；实时融合环境传感器和单体AGV小车上的单线激光雷达生成的占据栅格地图，得到全局动态栅格地图；在控制AGV小车运行过程中，基于全局动态栅格地图决策AGV小车正常运行，以及当前方有障碍物时进行局部避障操作，实现兼容局部避障功能的多AGV导航。

本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是终端设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括终端设备中的内置存储介质，当然也可以包括终端设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作***。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(Non-Volatile Memory)，例如至少一个磁盘存储器。

可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关兼容局部避障功能的多AGV导航方法的相应步骤；计算机可读存储介质中的一条或一条以上指令由处理器加载并执行如下步骤：

根据AGV小车发送的自身定位信息获取AGV小车的实时位置，根据调度任务对执行任务的AGV小车规划一条全局路径；将全局路径进行逐点发送，并基于定位信息将路径点转换成车体坐标系下的局部目标点，用于控制AGV小车运行；实时融合环境传感器和单体AGV小车上的单线激光雷达生成的占据栅格地图，得到全局动态栅格地图；在控制AGV小车运行过程中，基于全局动态栅格地图决策AGV小车正常运行，以及当前方有障碍物时进行局部避障操作，实现兼容局部避障功能的多AGV导航。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图7，图7(a)中，AGV小车正常行驶的路径中有障碍物出现，图7(b)中AGV小车在距离障碍物一定范围内开始进行局部避障。

请参阅图8，图8(a)中，1号小车因3号小车占据了其运行路径，因此调度***让1号小车处于等待过程中，而2号小车因1号小车占据了其运行路径导致其原地等待，图8(b)中，因3号小车已经驶出1号小车的运行路径，因此1号和2号小车都处于正常行驶状态。

综上所述，本发明一种兼容局部避障功能的多AGV导航方法及***，具有以下几点优势：

1)灵活性高，本发明中AGV小车可以实现在运行过程中的局部动态避障以及多机协同工作；

2)通用性强，本发明可以在任何室内的AGV小车运输场景都具有复用性，不用考虑调度路径的设计；

3)功耗低，本发明采用在传感器边侧端生成和维护感知层用到的栅格地图并下发给规划决策层，相比较于在AGV小车端来维护的方案，我们的方案可以降低开发板的功耗以及算力要求；

4)低成本，采用通用环境雷达传感器和每辆AGV小车配备一个单线激光雷达传感器，其相较于其他采用多线激光雷达传感器方案成本更低。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等，需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兼容局部避障功能的多AGV导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据AGV小车发送的自身定位信息获取AGV小车的实时位置，根据调度任务对执行任务的AGV小车规划一条全局路径；

S2、将步骤S1得到的全局路径进行逐点发送，并基于定位信息将路径点转换成车体坐标系下的局部目标点，用于控制AGV小车运行；

S3、实时融合环境传感器和单体AGV小车上的单线激光雷达生成的占据栅格地图，得到全局动态栅格地图；

S4、在步骤S2控制AGV小车运行过程中，基于步骤S3得到的全局动态栅格地图决策AGV小车正常运行，以及当前方有障碍物时进行局部避障操作，实现兼容局部避障功能的多AGV导航。

2.根据权利要求1所述的兼容局部避障功能的多AGV导航方法，其特征在于，步骤S1中，从AGV小车自身位置作为起点开始，检查AGV小车相连的路径点，然后向相连路径点扩展，并计算路径代价，直至找到同向目标点的最优路径，同时检查与其他AGV小车路径的冲突；通过预测AGV小车完全通过冲突区域的时间T为AGV小车分配优先通过权，每条路径同一时刻有且仅有一辆AGV小车运行。

3.根据权利要求2所述的兼容局部避障功能的多AGV导航方法，其特征在于，对AGV小车的运行场景进行规划，采用路径点N₁、N₂…N_i及连接路径点的路径构成调度地图，i∈N，路径的宽度依据运行环境设计，路径的集合及路径间连接区域共同构成代价地图的静态地图层。

4.根据权利要求2所述的兼容局部避障功能的多AGV导航方法，其特征在于，AGV小车完全通过冲突区域的时间T为：

T＝L/V

其中，L为AGV小车通过冲突点N_i剩余距离长度，V为AGV小车当前运行速度。

5.根据权利要求1所述的兼容局部避障功能的多AGV导航方法，其特征在于，步骤S2中，依据当前位姿选择全局路径点序列的元素作为局部目标点位置，并依据全局路径序列中局部目标点的下一路径点位置生成当前局部目标点的方向信息，然后向AGV小车发送当前局部目标位姿点，AGV小车安全到达当前局部目标位姿点后，反馈已到达，收到AGV小车已到达的反馈后，下发下一目标位姿点，直至到达最终目标点位置。

6.根据权利要求5所述的兼容局部避障功能的多AGV导航方法，其特征在于，若当前发送目标点位置有障碍物，则AGV小车反馈当前目标点有障碍物无法到达，根据当前发送目标点是否为最终目标点做出不同行为；若当前发送目标点不是最终目标点，则停止当前目标点发送，直接下发当前局部目标点的下一目标点，并进行局部避障；否则进行局部避障停靠在目标点附近。

7.根据权利要求1所述的兼容局部避障功能的多AGV导航方法，其特征在于，步骤S3中，全局动态栅格地图把环境分解成一个一个的小栅格，每个栅格仅有两种状态：占用Occupied或者空闲free，天然区分出可通行区域，进行轨迹规划；对于1为空闲，2为占用，设为占用；对于1为空闲，2为空闲或者未知，设为空闲；对于1为占用，2为任意，设为占用；对于1为未知，2为任意，设为2的感知结果。

8.根据权利要求1所述的兼容局部避障功能的多AGV导航方法，其特征在于，步骤S4中，当AGV小车运行过程中遇到障碍物时，进行局部避障安全检查，当AGV小车有空间完成局部避障时，利用变道机动曲线生成局部避障路径，局部避障路径在同一方向的平行车道之间产生过渡；当AGV小车没有空间完成局部避障时，AGV小车原地等待。

9.根据权利要求8所述的兼容局部避障功能的多AGV导航方法，其特征在于，当AGV小车通过直线段上的障碍物时，避障路径定义为与路线图平行的直线段，长度等于障碍物长度；当AGV小车通过极样条曲线上的障碍物时，定义超车路径为根据原始曲线的半径和角度参数化的极样条曲线。

10.一种兼容局部避障功能的多AGV导航***，其特征在于，包括：

调度模块，根据AGV小车发送的自身定位信息获取AGV小车的实时位置，根据调度任务对执行任务的AGV小车规划一条全局路径；

局部目标点生成模块，将调度模块得到的全局路径进行逐点发送，并基于定位信息将路径点转换成车体坐标系下的局部目标点，用于控制AGV小车运行；

感知融合模块，实时融合环境传感器和单体AGV小车上的单线激光雷达生成的占据栅格地图，得到全局动态栅格地图；

路径规划决策模块，在局部目标点生成模块控制AGV小车运行过程中，基于感知融合模块得到的全局动态栅格地图决策AGV小车正常运行，以及当前方有障碍物时进行局部避障操作，实现兼容局部避障功能的多AGV导航。

Images