《智能机器人创新设计》 课件 第10章 多机器人路径规划.pptx

第10章多机器人路径规划智慧物流系统：从设计到实现

教学内容CONTENTS3应用场景2多机器人路径规划问题4常见冲突5解决策略6D*算法1多机器人路径规划7协同调度

3章节目标了解如何为多个机器人规划路径；了解多条路径可能会出现冲突和解决冲突的策略；掌握给多个机器人进行路径规划的算法原理。

4多机器人路径规划多机器人路径规划，顾名思义，就是给多个机器人规划从起点到终点的最优的、无碰撞障碍物的多条路径。1多机器人路径规划单机器人路径规划多机器人路径规划

5多机器人路径规划在同一工作环境下，存在着同一时间多个同时作业的移动机器人，并且要保证机器人彼此之间在任意时刻都保持安全距离，不发生碰撞。在以机器人与工作环境中障碍物不发生碰撞的要求条件下，需要各机器人在起点与终点之间合理规划出每个机器人的最优无碰撞的安全路径。2多机器人路径规划问题

62多机器人路径规划问题多机器人路径规划主要涉及四个方面：环境建模、碰撞检测、启发式规则设计、路径规划算法(1)环境建模：将移动机器人的工作环境通过一定的数据结构传到计算机上，并将环境信息准确地呈现出来。(2)碰撞检测：指判断机器人与环境中的障碍物或两机器人间是否会发生碰撞以及确定碰撞发生时机器人所处的位置。(3)启发式规则：指如何更好地消解移动机器人间的碰撞冲突，实现多移动机器人协同作业。(4)路径规划算法：指如何在当前工作环境中依据路径规划的相应要求快速地为移动机器人寻找到可避碰避障的最优或较优的可行路径。

73应用场景多机器人路径规划：假设多个机器人在二维平面环境G中运行，环境中存在着若干静态障碍物，障碍物位置信息已知。机器人R1和R2的起点位置S1和S2和目标点E1和E2已知。多机器人路径规划时，会在不考虑其他机器人的基础上，先规划一条Ri从起点Si到终点Ei之间的无碰障碍的最优路径，然后在机器人的行进过程中再去考虑机器人的碰撞冲突问题。!!!!!!0123401234S1S2E1E2

84常见冲突常见的碰撞冲突：多机器人系统不仅是机器人的数量增多，且各机器人都有自己的目标点，在按原始路径运行时极易发生碰撞冲突。在该情形下，路径规划不仅要考虑到避障问题还要考虑到机器人间的避碰问题。多机器人在运行时常见的几种冲突：(1)在地图环境G中，假设机器人R1和机器人R2在t时刻和t+1时刻的路径点重合，就会出现两台物流机器人面对面发生碰撞的现象2R1

9常见的碰撞冲突：(2)在地图环境G中，假设机器人R1、R2在t时刻的路径点重合，就会发生碰撞，碰撞情况有两种情况2R1情况2情况二R1!!4常见冲突

10常见的碰撞冲突：(3)在地图环境G中，机器人R1、R2在进入槽位时，路径点重合,面对面相遇会发生碰撞1R2!!!4常见冲突

115解决策略常见碰撞冲突的解决策略：明确机器人之间的优先级，优先级高的机器人按照原路径前进，优先级低的机器人重新规划路径。假设机器人R1优先级高于机器人R2的优先级2R1(1)t时刻、t+1时刻路径点重合解决策略：根据机器人的优先级进行判断，让机器人R1在原地等待并按照原路径前进，给机器人R2重新规划前进路线(实际位置到目标点)

12常见碰撞冲突的解决策略：(1)根据机器人的优先级进行判断，让机器人R1在原地等待并按照原路径前进，给机器人R2重新规划前进路线(实际位置到目标点位置2R101230123R2R1R25解决策略

13常见碰撞冲突的解决策略：(2)情况一：两个机器人直角相遇，这时如果利用物流机器人的优先级来控制机器人移动可能会发生剐蹭、碰撞。因此，需要通过两个机器人的位移来决定哪个机器人需要重新规划路线，距离重合点越远的机器人重新规划路线2R1根据机器人的位移距离进行判断，机器人R1重新规划路线（实际位置到目标点），机器人R2等待并按照原路线前进。5解决策略

14常见碰撞冲突的解决策略：(2)情况一：根据机器人的位移距离进行判断，机器人R1重新规划路线（实际位置到目标点），机器人R2等待并按照原路线前进2R101230123R2R1R15解决策略

15常见碰撞冲突的解决策略：(2)情况二：当机器人R2只能前进时与机器人R1的路径点重合，按照优先级控制机器人移动，由于机器人R2只能前进，无法规划出其他路线，只能由机器人R1重新规划路径。根据机器人的前进方向进行判断，机器人R1重新规划路线（实际位置到目标点），机器人R2等待并按照原路线前进2R1!!5解决策略

16常见碰撞冲突的解决策略：(2)情况二：根据机器人的前进方向进