多AGV路径规划CBS算法演示模型及项目教程

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资源摘要信息: "基于CBS算法的多AGV路径规划演示模型源码+项目说明.zip" 是一份包含完整源代码和项目说明的压缩文件,专门用于演示如何使用冲突基于搜索(CBS)算法进行多自动引导车(AGV)的路径规划。该项目是计算机科学、数学和电子信息等专业的学生在课程设计、期末项目或毕业设计时的理想参考资料。本文件还包含了如何使用p5.js编程语言进行开发的详细指南,并推荐使用支持该语言的IDE,如Atom。 ### 知识点: #### 1. CBS算法(Conflict-Based Search) 冲突基于搜索(CBS)是一种有效的路径规划算法,主要用于解决多个智能体(Agent)在有障碍物的空间中同时规划路径的问题。CBS算法的核心思想是将多智能体路径规划问题分解为多个单智能体路径规划子问题,并通过冲突检测与解决机制,逐步迭代地求解。每个智能体在规划路径时,不仅避免自身的障碍,同时避免与其他智能体的路径冲突。 #### 2. 多AGV路径规划 自动引导车(AGV)是一种无人驾驶的自动运输车,广泛应用于工业自动化领域。多AGV路径规划指的是同时为多个AGV规划出无碰撞的路径,使它们能够在工作环境中高效、安全地移动。 #### 3. p5.js编程语言 p5.js是一个开源的JavaScript库,用于创建图形和交互式应用程序。它是一个轻量级、易于学习的环境,适合艺术家、设计师、学生和初学者探索编程和创意表达。 #### 4. IDE使用 集成开发环境(IDE)是为软件开发人员提供的软件应用程序,它集成了代码编辑器、编译器、调试器和自动化工具等功能。Atom是GitHub开发的一个免费、开源的文本和源代码编辑器,它支持多种编程语言,并且可以通过插件进行扩展。 #### 5. UI界面和参数调整接口 用户界面(UI)是软件中用户与之交互的视觉和触觉组件的集合。一个良好的UI不仅能够提升用户体验,还能使用户能够方便地进行参数调整。 #### 6. 地图生成与导出 地图生成涉及到创建一个虚拟环境,其中包含各种障碍物和目标点。导出功能允许用户将创建的地图以某种格式保存,以便于后续使用或分享。 #### 7. Agent的增删与速度调整 Agent的增删是指在系统中添加或删除移动的实体,而速度调整则是指修改这些实体的移动速度,这两个功能使系统能够模拟更多实际场景。 #### 8. 运行场景自由编辑 运行场景自由编辑功能提供了灵活地设置或更改地图和路径规划环境的能力,增强了软件的适用性。 #### 9. 批量自动化测试 批量自动化测试可以高效地对算法和系统进行多次测试,以检验系统的稳定性和可靠性,尤其是在面对复杂场景时。 #### 10. 系统状态及执行过程可视化 系统状态及执行过程的可视化使得开发者能够更容易地理解系统当前的工作状态和路径规划执行的具体细节,有助于快速定位和解决问题。 #### 11. 数据统计及下载 数据统计功能可以对系统运行过程中产生的大量数据进行收集和分析,而下载功能则让用户能够获取这些数据,以便于进一步的研究和分析。 #### 12. 详细的系统文档 详细文档对于任何软件项目而言都是必不可少的。它不仅帮助用户理解如何使用软件,也为开发者提供了维护和扩展项目的参考资料。 综上所述,该资源提供了一个实用的平台,不仅能够展示如何使用CBS算法进行多AGV路径规划,还包含了与开发相关的实用工具和指南,以及对系统功能扩展和优化的详细说明,非常适合作为学术和研究项目参考。
2023-10-25 上传
【资源说明】 基于CBS算法多AGV路径规划仿真系统源码+项目开发说明.zip 多Agent路径规划仿真系统 针对多AGV物流分拣场景建立的仿真模拟系统,是我的本科毕业设计 本系统使用p5.js编写,推荐使用atom等支持该语言的IDE编辑。 下载IDE后,下载插件 ```bash File -> Settings -> Packages Search p5js-toolbar and Install it ``` ## Run Locally 完成后开启p5js-toolbar ```bash Packages -> p5js-toolbar -> Toggle p5.js toolbar Click the run button and that's all ``` ## Optimizations ### V1.0 算法基本实现,逻辑已基本无bug 输入 : * agent:start,end * obstacles * map:rows,cols 输出: * 如果没冲突,给出每个agent的路径数组 #### 待实现 UI界面,参数调整接口,单步模式和直接运行模式。 ### V1.1 UI界面初步完成,目前提供参数如下: * 地图行数、列数、障碍物比例 * 障碍物、每辆小车的起点和终点都可以自由设定 * 运行功能(直接执行模式)和重置功能 ### V1.15 UI界面进一步完善,加入如下功能: * 可以添加小车 * 添加单步执行模式 * 显示当前运行状态 #### 待实现 删除小车功能,设定小车颜色(可选),加入预设的特殊布局地图、计时功能。 ### V1.2 删除小车功能完成 #### 问题记录 ![image-20201119153155889](C:\Users\AA\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20201119153155889.png) 如图所示情况,绿色小车到达终点后,在实际情况中会离开,继续执行下一个任务,但在路径中,绿车停靠在终点,会和红车路径不断产生冲突,导致死循环,这是不合理的。 #### 解决方案 * 每个小车有一个任务列表,执行完一个就去做下一个。 * 在补全小车路径到maxT时,补为特殊点,即不会再和其它小车冲突的点。 ### V1.25 删除小车bug修复,计时功能初步完成,修改小车速度功能完成 #### 关于计时功能 对于单轮任务,需要对每个Agent的执行时间单独计时 最好拓展到多轮任务,对任务直接计时 【备注】 1、该资源内项目代码都经过测试运行成功,功能ok的情况下才上传的,请放心下载使用! 2、本项目适合计算机相关专业(如计科、人工智能、通信工程、自动化、电子信息等)的在校学生、老师或者企业员工下载使用,也适合小白学习进阶,当然也可作为毕设项目、课程设计、作业、项目初期立项演示等。 3、如果基础还行,也可在此代码基础上进行修改,以实现其他功能,也可直接用于毕设、课设、作业等。 欢迎下载,沟通交流,互相学习,共同进步!
2023-10-25 上传
【资源说明】 基于dijkstra算法及仓储多AGV背景下实现路径规划和两车避让系统源码+项目说明.zip dijkstra算法 经典Dijkstra算法是一种贪心算法,根据路径长度递增次序找到最短路径,通常用于解决单源最短路的问题。Dijkstra算法的基本思想是:首先根据原有路径图,初始化源点到与其相邻节点的距离,选出与源点最短距离的节点进行松弛操作,即比较判断若经过该点,是否能找到比源点到其他点更短的距离,若有更短的距离则更新原有距离,直至遍历初始图中的所有节点。Dijkstra算法可找出源点到初始图中所有点的最短距离,任意最短路径的子路径仍为最短路径。       Dijkstra算法是以标号为基础的标签算法,设一个有向图由n个点和e条弧组成,该有向图可表示为G=(V,E),V表示节点集,E表示弧集,可用C(A,B)来表示A和B点之间弧的长度,若在该有向图中A点和B点间不可达,则可用无穷大或者远大于C(A,B)数量级的整数来表示。可设一个数组DIST(X)来表示节点X与原点v0之间的距离,S和V-S分别表示目前暂确定找到最短路径节点的集合与未确定最短路径节点集合,初始时S仅包含v0源点,算法结束时S应包含所有节点。 Dijkstra算法的步骤如下: **Step.1** 初始化,将源点v0加入集合S,并做标记; **Step.2** 在V-S中寻找与v0有连接的点,并选择距离最短的点i做标记,将其加入S中; **Step.3** 将i作为新的起始点,在V-S中寻找与i直接可达且距离最短的点j,若DIST[j]>DIST[i]+C(i,j),意味着目前来看从源点到j的距离经过i点比直接从v0到j要短,所以将DIST[j]更新为DIST[i]+C(i,j),并将j点加入S集合; **Step.4** 重复Step.2、Step.3步骤n-1次,可找到源点v0到所有点的最短距离; **Step.5** 依次输出源点、中间点、目标点连成路径。 项目背景 现代化仓库中AGV(自动避障小车)的使用颇多,本项目为AGV的路径规划和多车避让提供一种较为初级的解决方案。 首先,基于实际仓库运作场景,本文做出以下假设: * 通常情况下,AGV的数量恒定,不考虑AGV突然增加或减少的情况; * AGV运行速度恒定,不考虑停下加速或减速停下的时段,且空载和负载状态下AGV运行速度相等; * 订单是否优先级由上位机确定,分配给AGV执行; * 每台AGV一次只能执行一个任务,且一个任务能且仅能被一台AGV执行一次; * 本文设定AGV系统采用集中式控制方式,各AGV的任务来源于上位机,且每台AGV均与上位机通信,AGV之间没有信息交互。 根据作业类型,AGV系统可由三个模块组成:任务生成模块、任务分配模块和路径规划模块。仓库不断接收到新订单,则任务生成模块不断生成新任务,不断进行着任务分配和路径规划。AGV系统的整体作业流程如下: 1. **任务生成**:上位机接收仓库订单,将其转化为AGV可执行的任务,生成一个任务集合,任务完成后则从任务集合中删除该任务。 2. **任务分配**:此模板的目标是确保每个任务圆满完成的情况下总的任务完成最短。在一定的任务序列优化规则下,结合任务的优先级,给AGV传达任务指令。另外,任务分配还需要考虑各个AGV的均衡运作,避免部分AGV由于任务过于繁重而降低寿命。由于AGV的运行是时间连续性的,所以任务分配模块给AGV传达的是一个任务序列,AGV按照此序列依次执行任务。 3. **路径规划**:在实际情况中,一个仓库往往有多台AGV,路径规划模块最重要的是为每一台AGV合理规划路径,当AGV接收到特定任务时,首先需要为其初步规划行走路线,根据其他AGV的行走状况进行必要的调整,避免出现碰撞或死锁情况。 类设计 # Map类 * 从文件中导入仓库位置点与路径 * 可以使用图存放仓库位置点与路径集 * 可以使用dijkstra算法解出最优路径路径,并根据转弯数由多到少进行排序。 # AGV类 * 可根据输入参数求解各个AGV自己的路径集 * 从中根据快速、防碰撞两个原则进行路径的选择 * 实时移动 【备注】 1、该资源内项目代码都经过测试运行成功,功能ok的情况下才上传的,请放心下载使用! 2、本项目适合计算机相关专业(如计科、人工智能、通信工程、自动化、电子信息等)的在校学生、老师或者企业员工下载使用,也适合小白学习进阶,当然也可作为毕设项目、课程设计、作业、项目初期立项演示等。 3、如果基础还行,也可在此代码基础上进行修改,以实现其他功能,也可直接用于毕设、课设、作业等。 欢迎下载,沟通交流,互相学习,共同进步!
2024-12-21 上传