利用移动机器人代替医护人员进入医院病房、手术室等区域完成物品配送工作,既能避免医护人员交叉感染的危险,又能够在一定程度上减轻医护人员繁重的工作负担。特别是2020年初新型冠状肺炎疫情蔓延之后,全国乃至世界对医用配送机器人的需求愈发迫切。对于医院繁重的任务需求,单辆机器人无法完成所有的配送任务,因此通常需要多辆机器人协助工作。如何合理地将任务分配给移动机器人、规划配送路线、提升服务效率,是医用配送机器人研究的重要技术之一。本文根据当前多医用配送机器人路径规划技术不够成熟的技术难点入手,通过对医院环境进行实地调研及医护人员日常工作内容分析,从多配送机器人系统任务分配、路径规划、碰撞避免三方面开展研究,提出了更加符合实际需求的轨迹规划方法,具体内容如下:(1)机器人工作环境建模方法研究:根据机器人所处的工作环境以及机器人运动的特点,选用Petri网对工作环境建模,并结合Petri网的结构特性提出一种通用性的环境建模方法,为后续的研究工作奠定了基础。(2)静态环境下带时间窗的多机器人全局协同路径规划方法研究:针对环境信息确定的静态工作环境,提出了一种整数线性规划方法从全局规划的层面求解多机器人系统的路径规划问题。通过提出的方法能够合理地将配送任务分配给每辆机器人,并规划距离最短的路径轨迹,保证机器人在不超过额定容量的基础上按时完成所有的配送任务;另外,对于工作环境中存在容量限制的区域,机器人同时进入该区域会发生碰撞的问题。本文结合Petri网结构设计了容量限制控制器,有效地防止机器人同时进入容量有限区域,避免了碰撞的发生。(3)动态环境下多机器人实时局部路径调整方案研究:针对机器人实际工作过程中周围环境信息动态变化的特点,为了保证所有的配送任务按时完成,提出一种基于滚动时域的实时路径规划方法。首先,让机器人按照全局规划的运行轨迹开始运行;其次,将机器人工作过程中的时间划分成若干时域,每时域初通过监控系统将道路通行情况实时反馈给多机器人系统的中央控制单元;再次,中央控制单元根据变化的环境信息对机器人的路径轨迹进行调整,防止机器人因道路突发拥堵陷入“死锁”,导致后续配送任务无法按时完成。根据每时域初监控系统实时反馈的各区域流量情况,判断机器人是否将同时进入拥堵区域,若存在上述情况,则合理设计每时域初机器人的启动时间,避免机器人同时进入拥堵区域发生碰撞。(4)医院环境下实时路径规划方法的仿真实验验证:将本文提出的多医用配送机器人系统路径规划方法在医院环境中进行了仿真实验,通过对仿真结果进行分析,验证了所提出的规划方法的可行性和有效性。综上所述,本文提出的全局路径规划方法有效的提高了多辆医用配送机器人在实际医院环境中协同执行配送任务的安全性和可靠性,为加强多机系统中央控制器对机器人的轨迹控制提供了有效的解决办法。在此基础上,进一步研究了动态环境下多机器人实时局部路径调整方案,探讨了解决该问题的一种研究思路。