[发明专利]一种基于信息素导航的集群仓储机器人系统控制方法

摘要

本发明提供一种基于信息素导航的集群仓储机器人系统控制方法，其步骤A：根据订单信息以及任务完成现状更新任务信息素；步骤B：集群仓储机器人执行取货任务；步骤C：货架系统执行装载任务；步骤D：集群仓储机器人执行送货任务。本发明能够实现仓储系统具备高效分拣多并发的分拣任务的能力同时，系统具备强扩展性、高冗余的特性，从而使企业具备大规模的智能仓储管理和分拣能力，提高企业运营效率。

主权项

1.一种基于信息素导航的集群仓储机器人系统控制方法，其特征在于：其步骤如下：步骤A：根据订单信息以及任务完成现状更新任务信息素；步骤B：集群仓储机器人系统中的移动机器人系统执行取货任务；步骤C：货架系统执行装载任务；步骤D：集群仓储机器人系统中的移动机器人系统执行送货任务；其中，在步骤A中所述的“任务信息素”，是指：用于引导集群仓储机器人前往搬运任务的目标子货架，设拣仓库的货物存放区有m排n列共m×n个子货架，则机器人通道共有m‑1排n‑1列共(m+n‑2)条机器人通道，通道共有(m‑1)×(n‑1)个交叉路口，设共有k个未完成搬运任务taskk，taskk由子货架位置shelfk和任务强度信息βk表示，βk能由搬运任务所需要的集群仓储机器人的数量countk以及任务的优先级pk进行构建，构建公式如下：βk＝countk*pk对于交叉路口(xi,yi)的任务信息素pheromonei取决于该节点位置到所有未完成搬运任务点位移信息和任务强度信息，每个任务点的任务信息素为矢量，若仅是简单的将矢量进行累加，则会出现矢量抵消的现象，从而无法真实的体现该节点真实的信息素，本专利将每个任务点信息素沿二维直角坐标系中坐标轴方向正交分解，并在两个坐标轴的正负共四个方向进行累加即得到该节点的搬运任务信息素，信息素的强弱即代表各个方向任务量的多少；某点四方向任务信息素构建公式如下：式中，fleft、fright、fup、fdown分别为四个方向的任务信息素生成函数，该公式如下：其中，在步骤A中所述的“订单信息以及任务完成现状”，是指：信息处理系统的上位机接收到的订单信息以及现有的未处理任务，这两个信息的叠加后的任务信息是集群仓储机器人将要进行搬运的任务；其中，在步骤A中所述的“更新任务信息素”，其具体操作如下：步骤A1：信息处理系统的上位机收到来自电商订单系统的订单信息；步骤A2：信息处理系统的上位机以货架系统子货架为单元对订单信息进行拆分计算，进而得到搬运任务，搬运任务信息包括但不限于货物品类信息与数量；步骤A3：信息处理系统将搬运任务通过通讯模块发送至搬运任务的目标子货架；步骤A4：信息处理系统定期刷新所有的搬运任务的完成情况；步骤A5：判断现有未完成搬运任务是否有更新，当有更新时，依据现有未完成搬运任务的信息计算全局的信息素；步骤A6：信息处理系统的上位机对信息素进行编码，并将编码后的二维码通过动态二维码显示模块进行显示；其中，在步骤B中所述的“执行取货任务”，是指：集群仓储机器人系统中的移动机器人系统通过信息导航获知信息，自行目标子货架执行取货任务的过程，具体操作如下：步骤B1：集群仓储机器人系统中的移动机器人系统进入货架间通道；步骤B2：集群仓储机器人系统中的移动机器人系统扫描位于货架间通道动态导航区的动态二维码，集群仓储机器人系统中的移动机器人系统的上位机对二维码进行解码处理，获取任务信息素与位置坐标信息；步骤B3：集群仓储机器人系统中的移动机器人系统根据方向选择算法选取前进方向；步骤B4：集群仓储机器人系统中的移动机器人系统移动至目标子货架；步骤B5：集群仓储机器人系统中的移动机器人系统根据静态导航区的二维码获取目标子货架的具体入口；步骤B6：集群仓储机器人系统中的移动机器人系统进入目标子货架执行下一步的装载任务；其中，步骤B3中所述的“方向选择方法”，是指：采用轮盘赌算法，轮盘赌方法最初应用于遗传方法的遗传个体的选择上，其目的为个体被选中的概率与其适应度函数值成正比，进而避免陷入局部最优；本专利采用轮盘赌方法，目的为了防止所有集群仓储机器人都前往同一个任务点陷入局部最优造成局部拥挤，进而提升系统的效率和可靠性；进行轮盘赌方法，首先对该点i四个方向的任务信息素浓度进行归一化处理，获取每个方向的概率区间，公式如下：然后随机生成服从0‑1分布的随机数random，观察random的值属于归一化后的四方向概率区间的哪个方向内，集群仓储机器人将沿哪个方向进行移动；其中，步骤C所述的“货架系统执行装载任务”，是指：货架系统为集群仓储机器人装载货物，并将货物投放信息传递回信息处理系统的过程，其具体操作如下：步骤C1：子货架通过通讯模块接收信息处理系统传来的搬运任务信息；步骤C2：子货架的上位机根据搬运任务控制货物投放装置做好装载准备；步骤C3：当有集群仓储机器人前来取货时，子货架的集群仓储机器人识别装置对机器人进行身份识别，同时触发集群仓储机器人的送货进程；步骤C4：子货架的货物投放装置将货物装载到集群仓储机器人上；步骤C5：子货架的上位机将货物投放信息通过通讯模块传送至信息处理系统；其中，步骤D所述的“执行送货任务”，是指：集群仓储机器人在装载货物后根据预定的方法驶向快速通道，并前往出货区进行卸货的过程，其具体操作如下：步骤D1：当子货架完成装货任务后，集群仓储机器人的上位机根据内置地图信息控制运动底盘沿货架间通道快速移动至离该子货架最近的机器人快速通道；步骤D2：当集群仓储机器人到达快速通道后，根据货架间通道的位置选择快速通道的路径；步骤D3：通过快速通道移动至出货区后，根据所承载货物的信息沿主卸货通道前往合适的分支卸货通道进行卸货任务；步骤D4：卸货完成后，沿返场通道前往货物存放区进行下一次搬运作业；通过以上步骤，本方法提出了一种基于信息素导航的集群仓储机器人系统控制方法，解决了仓储人工分拣模式效率低、易出错的问题及现有的智能仓储集群仓储机器人系统的扩展能力差、大规模控制困难问题，且控制方法简单，具有低耦合、易拓展、高鲁棒优势，具有良好的实际应用价值。