自动化轨道吊双车避让系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自动化轨道吊双车避让系统，作业任务解析器连接TOS和设备状态解析器，用于接收TOS发来的任务信息并进行处理，设备状态解析器连接轨道吊设备，用于通过TCP获取轨道吊设备运行状态信息；堆场状态解析器连接轨道吊设备，用于获取两台轨道吊设备可以作业的大车范围，两车安全距离和大车到位误差信息；核心处理模块用于从作业任务解析器、设备状态解析器和堆场状态解析器读取运算需要的输入参数，经过计算后，将按规则进行避让决策结果信号发送给机器指令生成器，由机器指令生成器产生机器指令信号，并通过TCP传输到两台轨道吊设备上，用于调度两台轨道吊设备作业和避让，提高总体作业效率。

Double track collision avoidance system for automatic rail crane

The present invention relates to a double car collision avoidance system for automatic track crane, tasks and equipment status to connect to the TOS parser parser, for receiving the task information sent from TOS and processed equipment parser connecting track lifting equipment, lifting equipment is used to obtain the running state information through the TCP track; track crane equipment yard status parser connection, for get two sets of track crane equipment can work the scope, two vehicle safety distance and the error information in place; the core processing module is used to read the input parameters required by calculation from the task parser, equipment status parser and yard status parser, after calculation, according to the rules of the avoidance decision result signal is sent to the machine instruction generator produces the machine instruction signal from the machine instruction generator, and through the TCP transmission to two track crane equipment The utility model is used for dispatching the operation and avoidance of two rail crane equipment and improving the overall operation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
自动化轨道吊双车避让系统
本专利技术涉及一种港口自动化无人堆场自动化轨道吊车，尤其是一种自动化轨道吊双车避让系统。
技术介绍
自动化无人堆场是当今港口建设转型的热点。在以计算机过程控制下进行的轨道吊作业环境中，利用计算机强大的计算能力，相较于人工控制，理论上可以更便捷的进行两台轨道吊的协同作业。但如何在保证安全的前提下提高作业效率是一大技术难题。目前国内主流的大车避让策略大多采用先到先得的原则，缺乏对全局任务的判断，容易产生多余的跑大车动作，影响作业效率，产生不必要的能耗损失。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提出一种适用于解决自动化堆场中两台轨道吊自动作业避让问题的系统，包括对是否需要避让的判断，决定哪一台轨道吊优先作业，需要避让的轨道吊的避让位置以及生成自动化指令。系统通过获取两台设备的状态以及当前作业的任务信息，综合参考多种因素，通过程序逻辑判断给出避让的策略。本系统在保证设备作业安全的基础上，充分考虑了大车避让产生的时间影响以及能耗损失，优化作业效率，节能环保。本专利技术通过以下技术方案予以解决：一种自动化轨道吊双车避让系统，包括作业任务解析器、设备状态解析器、堆场状态解析器、核心处理模块、机器指令生成器，所述作业任务解析器连接TOS和设备状态解析器，用于接收TOS发来的任务信息并进行处理，设备状态解析器连接轨道吊设备，用于通过TCP获取轨道吊设备运行状态信息；所述堆场状态解析器连接轨道吊设备，用于获取两台轨道吊设备可以作业的大车范围，两车安全距离和大车到位误差信息；所述核心处理模块连接作业任务解析器、设备状态解析器和堆场状态解析器，用于从作业任务解析器、设备状态解析器和堆场状态解析器读取运算需要的输入参数，经过计算后，将按规则进行避让决策结果信号发送给机器指令生成器，由机器指令生成器产生机器指令信号，并通过TCP传输到两台轨道吊设备上，用于调度两台轨道吊设备作业和避让，提高总体作业效率。所述作业任务解析器接收TOS发来的任务信息包括作业任务的抓或放箱位置信息，任务被分配到的设备编号，任务执行的阶段状态以及任务的优先级数据信息。所述按规则进行避让决策为通过程序逻辑判断给出避让的策略：约定以堆场零点位置为原点，从左到右大车中心点位置坐标值逐渐变大，两台轨道吊设备共享同一轨道，不可相互穿越，则需要避让的条件应当满足相对靠左侧的大车目标位置加上安全距离大于右侧的大车目标位置，其中大车目标位置是指无任务且无指令的轨道吊设备；以当前位置作为目标位置，非空闲的轨道吊设备以指令目标位置或任务抓或放箱位置作为目标位置。所述安全距离为一个与轨道吊设备轨道平行方向所占长度，刹车距离，安全感应区域范围有关的设定值。所述按规则进行避让决策过程为：(1)判断两个大车是否需要避让(2)如需避让，则根据两个大车的执行指令情况来执行避让当两个大车都在执行指令，按执行指令避让；当只有一个大车执行指令，则无指令的大车让有指令的大车；(3)如两个大车都无执行指令，则根据两个大车的执行任务情况来执行避让当两个大车都无任务，则结束避让；当只有一个大车有任务，则无任务的大车让有任务的大车；(4)如两个大车都有任务，则根据两个大车的带箱情况来执行避让当只有一个大车带箱，则不带箱的大车让带箱的大车；(5)如两个大车都带箱或不带箱，则根据两个大车的优先级情况来执行避让当两个大车的优先级不相同时，优先级低的大车让优先级高的大车；(6)如两个大车的优先级相同，则根据两个大车的抓放箱标志情况来执行避让当只有一个大车可以抓放箱，则不可抓放箱的大车让可抓放箱的大车；(7)如两个大车都可抓放箱或不可抓放箱，则选择完成任务时间最短的方案执行避让。本专利技术的有益效果是：通过以上技术方案，本专利技术的一种自动化轨道吊双车避让系统，当系统判断到两车作业区域发生冲突，需要进行避让时，系统会计算出基于当前任务和设备状态的最优的避让方案，并且生成相关作业指令和避让指令，保障作业安全，大大提高作业效率。附图说明图1为本专利技术的系统结构框图；图2为轨道吊设备A，B相向作业示意图；其中：(a)为A与B目标位置相距小于安全距离或交叉但两车互不穿越当前位置；(b)为A穿越B当前位置，但B不穿越A当前位置；(c)为A穿越B当前位置，且B穿越A当前位置；图3为轨道吊设备B在原地作业或停靠，且A进入或穿越B的安全距离范围示意图；图4为轨道吊设备A，B同向作业示意图；其中：(a)为A进入或穿越B的安全距离范围；(b)为A目标位置大于B目标位置；图5为在决定出避让的轨道吊设备后，给出避让的位置示意图；其中：(a)为A停靠在B目标作业位置相距安全距离大小处；(b)为B当前位置大于B执行指令目标位置；(c)为B当前位置与B执行指令目标位置同贝或无指令；图6为轨道吊设备A停靠在轨道吊设备B任务抓箱位置和任务放箱位置中靠近轨道吊设备A方向最近的位置加上安全距离示意图；其中：(a)为B抓箱位置大于B放箱位置；(b)为B抓箱位置小于B放箱位置；图7为本专利技术的避让决策流程图。具体实施方式下面根据附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种自动化轨道吊双车避让系统，包括作业任务解析器、设备状态解析器、堆场状态解析器、核心处理模块、机器指令生成器。作业任务解析器连接TOS(码头操作系统)和设备状态解析器，用于接收TOS发来的任务信息并进行处理，设备状态解析器连接轨道吊设备，用于通过TCP(通讯协议)获取轨道吊设备运行状态信息；所述堆场状态解析器连接轨道吊设备，用于获取两台轨道吊设备可以作业的大车范围，两车安全距离和大车到位误差信息；所述核心处理模块连接作业任务解析器、设备状态解析器和堆场状态解析器，用于从作业任务解析器、设备状态解析器和堆场状态解析器读取运算需要的输入参数，经过计算后，将按规则进行避让决策结果信号发送给机器指令生成器，由机器指令生成器产生机器指令信号，并通过TCP传输到两台轨道吊设备上，用于调度两台轨道吊设备作业和避让，提高总体作业效率。作业任务解析器接收TOS发来的任务信息包括作业任务的抓或放箱位置信息，任务被分配到的设备编号，任务执行的阶段状态以及任务的优先级数据信息。按规则进行避让决策为通过程序逻辑判断给出避让的策略：约定以堆场零点位置为原点，从左到右大车中心点位置坐标值逐渐变大，两台轨道吊设备共享同一轨道，不可相互穿越，则需要避让的条件应当满足相对靠左侧的大车目标位置加上安全距离大于右侧的大车目标位置，其中大车目标位置是指无任务且无指令的轨道吊设备；以当前位置作为目标位置，非空闲的轨道吊设备以指令目标位置或任务抓或放箱位置作为目标位置。安全距离为一个与轨道吊设备轨道平行方向所占长度，刹车距离，安全感应区域范围有关的设定值。系统根据两台轨道吊设备的任务状态和设备状态确定两车欲到达的目标位置，判断是否存在两车移动路径上空间占用资源冲突的情况，决定生成任务相关指(PICKUP,GROUND,PARK)或避让指令(PARK)，以确保作业安全并优化作业效率。以两台轨道吊A,B为例，当发生以下几种情况时，系统会检测到需要进行大车避让。(1)A，B相向作业如图2(a)所示，A与B目标位置相距小于安全距离或交叉但两车互不穿越(设备目标位置抵近(小于安全距离)或超过另一台设备)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化轨道吊双车避让系统，包括作业任务解析器、设备状态解析器、堆场状态解析器、核心处理模块、机器指令生成器，其特征在于：所述作业任务解析器连接TOS和设备状态解析器，用于接收TOS发来的任务信息并进行处理，设备状态解析器连接轨道吊设备，用于通过TCP获取轨道吊设备运行状态信息；所述堆场状态解析器连接轨道吊设备，用于获取两台轨道吊设备可以作业的大车范围，两车安全距离和大车到位误差信息；所述核心处理模块连接作业任务解析器、设备状态解析器和堆场状态解析器，用于从作业任务解析器、设备状态解析器和堆场状态解析器读取运算需要的输入参数，经过计算后，将按规则进行避让决策结果信号发送给机器指令生成器，由机器指令生成器产生机器指令信号，并通过TCP传输到两台轨道吊设备上，用于调度两台轨道吊设备作业和避让，提高总体作业效率。

【技术特征摘要】
1.一种自动化轨道吊双车避让系统，包括作业任务解析器、设备状态解析器、堆场状态解析器、核心处理模块、机器指令生成器，其特征在于：所述作业任务解析器连接TOS和设备状态解析器，用于接收TOS发来的任务信息并进行处理，设备状态解析器连接轨道吊设备，用于通过TCP获取轨道吊设备运行状态信息；所述堆场状态解析器连接轨道吊设备，用于获取两台轨道吊设备可以作业的大车范围，两车安全距离和大车到位误差信息；所述核心处理模块连接作业任务解析器、设备状态解析器和堆场状态解析器，用于从作业任务解析器、设备状态解析器和堆场状态解析器读取运算需要的输入参数，经过计算后，将按规则进行避让决策结果信号发送给机器指令生成器，由机器指令生成器产生机器指令信号，并通过TCP传输到两台轨道吊设备上，用于调度两台轨道吊设备作业和避让，提高总体作业效率。2.根据权利要求1所述的自动化轨道吊双车避让系统，其特征在于：所述作业任务解析器接收TOS发来的任务信息包括作业任务的抓或放箱位置信息，任务被分配到的设备编号，任务执行的阶段状态以及任务的优先级数据信息。3.根据权利要求1所述的自动化轨道吊双车避让系统，其特征在于：所述按规则进行避让决策为通过程序逻辑判断给出避让的策略：约定以堆场零点位置为原点，从左到右大车中心点位置坐标值逐渐变大，两台轨道吊设备共享同一轨道，不可相互穿越，则需要避让的条件应当满足相对靠左侧的大车目标位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄海虎，严俊，林春蔚，康骁巍，
申请(专利权)人：上海国际港务集团股份有限公司振东集装箱码头分公司，
类型：发明
国别省市：上海,31