[发明专利]基于分段充电规划的仓储机器人管理方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于分段充电规划的仓储机器人管理方法及装置，基于本发明的方法，在通过任务分配方法，得到多机器人的任务序列后，进行机器人的优先级确认；然后，根据优先级，对机器人当前任务序列进行分段，并对分段后的任务序列进行考虑充电的规划，根据规划结果，更新机器人的状态信息，并对规划完成的任务序列进行路径规划。本发明有利于减少多机器人相同时刻在同一充电的等待充电时间，提高机器人的充电效率；有利于减少多机器人的任务执行时间，提高生产效率。本发明在保证规划优化性的基础上，降低了规划时间成本，有利于提高多机器人系统运行效率。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地，涉及一种基于分段充电规划的仓储机器人管理方法及装置。

背景技术

仓储场景中，机器人的效率直接取决于它们执行任务的时间长短。受制于电量限制，仓储机器人在一个固定电量周期内只能执行有限的任务，因此，当机器人在执行多任务序列时，必须考虑充电管理问题。国外学者定义机器人的充电管理问题主要解决机器人的充电时刻选择，充电桩选择及充电方式。过去的研究中，国外学者对机器人的充电管理问题研究中，主要针对机器人的充电时刻选择，或机器人的充电桩选择两个子问题之一进行研究。而在充电方式的研究中，国外学者开发了一种可同时为多个小型机器人充电的移动式充电站，另外，国外学者开发了一种可持续更新其位置从而协调工作机器人，为其进行充电的移动式充电机器人，然而，在仓储场景中，固定式充电桩依然是当前实际场景下机器人的主要充电方式。传统的如专利文献CN108711775B所公开的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置及充电方法，包括设置在杆塔上的带状轨道、设置在巡检机器人上的压紧轮、可充电电源、控制系统，所述带状轨道中设置有供巡检机器人充电的充电电极，所述巡检机器人还包括行走轮，所述巡检机器人通过行走轮在所述带状轨道上行走，所述压紧轮由导电材料制成；当控制系统监测到巡检机器人的行走轮或压紧轮行走至带状轨道中的充电电极时，巡检机器人依靠将所述压紧轮抵压在所述充电电极上，从而对可充电电源进行充电。

为解决机器人的充电时刻选择问题，实际场景中广泛采用的是一种基于固定阈值的方法，然而此方法并未同时考虑机器人位置，任务信息，充电桩位置等，因此在部分场景中，此方法的优化性不佳，甚至有可能导致机器人在到达充电桩前电量耗竭。为解决上述问题，国外学者提出了一种基于穷举充电规划的问题，针对机器人的一个固定任务序列，穷举搜索出机器人所有可能的充电时刻并取最优方案执行，然而此方法的不足是，随任务数目增多，搜索范围扩大，时间成本影响算法效率。另外，上述方法均只考虑机器人充电管理问题中的子问题之一，因而在研究中，理想化充电桩数目，足够且与机器人一一对应，此设定也与实际仓储场景有一定的差异。为解决机器人的充电桩选择问题，国外学者提出一种基于贪婪搜索的充电桩选择方法，但在此问题中，机器人的充电时刻选择是固定的，研究重点在于解决机器人因充电桩选择而产生的冲突，而不是协调机器人的充电时刻与充电桩选择从而避免冲突产生。因此，当多个机器人在某一充电桩排队轮流等待充电时，此方法无法规划出有效的求解方法。为解决上述问题，国外学者提出了一种基于“推理逻辑”的方法，在此研究中，机器人根据当前的剩余电量，充电桩距离与理想充电时间“推理”出充电桩选择的优先级。然而此方法中，剩余电量的大小，充电桩距离的远近等数值的“逻辑转化”主要依靠经验推断，具有一定主观性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于分段充电规划的仓储机器人管理方法及装置。

根据本发明提供的一种基于分段充电规划的仓储机器人管理方法，包括如下步骤：

步骤1：任务分配并确定机器人优先级：采用任务分配算法为全部的仓储机器人分配任务，得到每个机器人的任务序列；

步骤2：基于机器人电量的任务序列分段：根据机器人的初始剩余电量，电量消耗模型及任务序列信息，对当前机器人的未规划任务序列进行分段；

步骤3：基于分段任务序列的充电规划：对需规划的分段任务序列进行充电规划，确定分段任务序列中充电任务的执行次序、选择执行充电的充电桩；