基于智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统的调度方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统的调度方法，包括系统环境、穿梭车智能体组、货框智能体组和操作台智能体组，其中所述的系统环境包括多向穿梭车行驶轨道和排布在所述的多向穿梭车行驶轨道周围的货架，所述的多向穿梭车行驶轨道用以约束所述的穿梭车智能体组的行驶路径，所述的货架用以装载货框智能体；所述穿梭车智能体组，用以接收所述的操作台智能体组的任务指令及向所述的操作台智能体组发送信息，并根据任务指令规划行进路线，行进到目标位置；所述货框智能体组，用以装载目标，可与所述的穿梭车智能体组绑定以转移目标在货架上的位置；所述操作台智能体组，用以选择穿梭车智能体组并派发任务指令。

An Agent-based Multi-directional Shuttle Vehicle Scheduling System and Method for Stereo Library

The invention provides a three-dimensional library multi-direction shuttle vehicle dispatching system and method based on agent model, including system environment, shuttle vehicle agent, cargo frame agent and operation platform agent. The system environment includes multi-direction shuttle vehicle traveling track and cargo around the multi-direction shuttle vehicle traveling track. The traveling track of the multi-way shuttle vehicle is used to restrict the traveling path of the shuttle vehicle agent, the rack is used to load the frame agent, and the shuttle vehicle agent is used to receive the task instructions of the operation platform agent and send information to the operation platform agent, and according to the task. The cargo frame agent is used to load the target, can be bound with the shuttle agent to transfer the position of the target on the shelf, and the operation platform agent is used to select the shuttle agent and dispatch task instructions.

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统及方法
本专利技术涉及智能仓储
，具体为一种基于智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统及方法。
技术介绍
仓库内物流系统是由组织管理，环节控制，操作执行及工作流程等一系列至关重要的部分所组成。仓库物流系统设计过程中的经典标准是成本最小化、服务质量、灵活性及可扩展性等。所有这些设计标准都是行业面临的主要挑战，特别是仓库内部是一个动态且不确定的环境。这种动态不确定的环境的特点就是产品种类繁多，订单需求波动大，客户对产品的质量和交货期的期望值大。为了应对这些日益严峻的问题企业必须制定特别的战略计划，其中一种方法就是借助自动化方案。然而，目前市面上的主流自动化方案大多是定制化的缺乏柔性的系统，只能提供一种静态不灵活的硬件解决方案。针对这一点，自主移动机器人正在被逐步采用使得仓库在吞吐量效率、人工成本及空间利用率上都有所提升。申请号为201110115288.3的中国专利技术专利，公开了一种专利技术名称为《物流仓库节点》的技术方案，“本专利技术提供了一种物流仓库节点及由其组成的智能物流教学系统和运行方法，包括组合式仓库、仓库搬运机械臂、GOT终端(显示操作终端机)、仓库万向接口以及控制器，其中所述GOT终端接收来自上位终端的调度信号后向该物流仓库节点的控制器发送控制信号以控制该单元内组合式仓库和仓库搬运机械臂的工作。通过本专利技术提供的技术方案，整个智能物流系统中各物流仓库节点可以有机结合，各模块由信息中央处理器平台软件完成集成化协作工作，可进行大规模的智能物流系统教学演示。”由于机械臂的成本较高，且不能同时处理多项任务，使得运作效率较低。自动存储和分拣系统(AS/RS)是目前市场里比较主流的物料处理系统。AS/RS系统即自动化立体仓库一般由高层货架、仓储机械设备、建筑物及控制管理设施与周边设备等部分组成。货架一般用钢材或者钢筋混凝土制作。常用的仓储机械设备包括各种堆垛起重机、高架叉车、辊式或者链式输送机、巷道转移台车、升降机、自动引导小车、穿梭车等搬运设备和输送设备，以及货箱托盘等。传统的AS/RS系统由货架、起重机和操作台组成。尽管该系统在一定程度上减少了劳动力并且提高了空间利用率，但是较高的投入成本与低吞吐量一定程度上限制了其发展。为了进一步提高系统的吞吐量，近年来研发出了穿梭车AS/RS系统。相较传统模式，虽然在系统灵活性及吞吐量上有所提升，但提升机构的瓶颈问题依然存在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统及方法，具备智能化程度高，系统灵活，吞吐量大的优点。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统，包括系统环境、穿梭车智能体组、货框智能体组和操作台智能体组，其中所述的系统环境包括多向穿梭车行驶轨道和排布在所述的多向穿梭车行驶轨道周围的货架，所述的多向穿梭车行驶轨道用以约束所述的穿梭车智能体组的行驶路径，所述的货架用以装载货框智能体；所述穿梭车智能体组，用以接收所述的操作台智能体组的任务指令及向所述的操作台智能体组发送信息，并根据任务指令规划行进路线，行进到目标位置；所述货框智能体组，用以装载目标，可与所述的穿梭车智能体组绑定以转移目标在货架上的位置；所述操作台智能体组，用以选择穿梭车智能体组并派发任务指令。作为优选，所述的穿梭车智能体组包括一个或多个穿梭车智能体；所述的货框智能体组包括一个或多个货框智能体；所述的操作台智能体组包括一个或多个操作台智能体。一种基于智能体模型的立体库穿梭车调度方法，包括如下步骤：S1，任务分配，操作台智能体组通过任务分配行为与穿梭车智能体组产生交互，指定穿梭车智能体组并派发目标信息任务；S2，路径规划，所述的穿梭车智能体组根据所派发任务的目标位置信息通过路径规划行为确定行进路线；S3，实时优化，穿梭车智能体沿着多向穿梭车行驶轨道行进，根据实时优化行为通过多向穿梭车行驶轨道自主行进到货架上的目标货框智能体组位置；S4，穿梭车智能体组与步骤S3所述的货框智能体组产生交互，相互绑定成新智能体组；S5，步骤S4中绑定后的新智能体组沿着多向穿梭车行驶轨道行进，自主返回所述的操作台智能体组；S6，新路径规划，新智能体组根据货框排布行为确定新目标位置并规划新行进路线；S7，实时优化，新智能体组沿着多向穿梭车行驶轨道行进，根据实时优化行为自主行进到新目标位置；S8，解除绑定，新智能体组中穿梭车智能体组与货框智能体组解除绑定；S9，解除绑定的穿梭车智能体组通过空闲穿梭车处理行为继续行进。作为优选，所述的任务分配行为及路径规划行为，包括如下步骤：S101，取当前时间片t中各穿梭车智能体组即时位置li及任务所指定的货框智能体组即时位置lg，其中i为穿梭车智能体组编号，g为货框智能体组编号；S102，计算当前时间片t中任意空闲穿梭车智能体组i与任务所指定的货框智能体组g间的距离di，g；S103，根据计算结果取di，g最小值对应的穿梭车智能体组i，并将该任务分配给穿梭车智能体组i；S104，根据该穿梭车智能体组位置li及该货框智能体组位置lg规划行进路径。所述的实时优化行为针对系统环境中行驶轨道交叉口的轮询调度问题采用门控策略，包括如下步骤：S201，设定轨道交叉口所在区域为控制区域，设定交叉口由轨道集合{k1,k2，…，ki，…，kn}相互交叉而成，其中变量i表示轨道ki的序号，i∈[1，n]，n表示轨道最大数量，n≥2；S202，轨道集合{k1,k2，…，ki，…，kn}内的各轨道中进入控制区域的穿梭车智能体组由轨道k1至轨道kn轮序通过交叉口，包括如下子步骤：S2021，设定当前时间片t从轨道ki进入控制区域且处于控制区域内的全部穿梭车智能体组数量为S2022，将轨道ki内全部穿梭车智能体组通过交叉口的状态，用公式表示，其中Δti为轨道ki内全部穿梭车智能体组通过交叉口所用的时间；S2023，从轨道k1开始至轨道kn，选择并命令从轨道ki进入控制区域的全部穿梭车智能体组数量通过交叉口，交叉口中除轨道ki的其余各轨道进入控制区域的穿梭车智能体组停滞等待允许通过交叉口指令；S2023，判断时，则命令从轨道ki+1进入控制区域的全部穿梭车智能体组数量通过交叉口；S203，重复步骤S202直至完成基于门控策略的交叉口轮询调度问题。本方法提供了可靠的安全性和效率性能保证。使位于交叉口的智能体组既不会发生碰撞，同时能有效有序的通过路口。相较基于穷尽策略的轮询调度，本方法更加高效。并且计算复杂度低，尤其适合系统中多交叉口同时调度。作为优选，采用分区存储策略与随机存储策略结合的方式，将所述的货架中的存储位按纵列分区，每一纵列存储位为一个区域k，在该区域k内可随机存储货框智能体组于任一空闲的横行存储位，穿梭车智能体组完成任务所需的行进时间为：其中Pm·k为穿梭车智能体组i从操作台智能体组m前往区域k取货框的概率，Pk·n为穿梭车智能体组i从区域k前往操作台智能体组n送货框的概率，Tm·k为穿梭车智能体组i从操作台智能体组m前往区域k取货框所消耗的时间，Tk·n为穿梭车智能体组i从区域k前往操作台智能体组n送货框所消耗的时间；如果系统中仅有一个操作台智能体组，那么Pk·n＝1且Tm·k＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统，其特征在于：包括系统环境、穿梭车智能体组、货框智能体组和操作台智能体组，其中所述的系统环境包括多向穿梭车行驶轨道和排布在所述的多向穿梭车行驶轨道周围的货架，所述的多向穿梭车行驶轨道用以约束所述的穿梭车智能体组的行驶路径，所述的货架用以装载货框智能体；所述穿梭车智能体组，用以接收所述的操作台智能体组的任务指令及向所述的操作台智能体组发送信息，并根据任务指令规划行进路线，行进到目标位置；所述货框智能体组，用以装载目标，可与所述的穿梭车智能体组绑定以转移目标在货架上的位置；所述操作台智能体组，用以选择穿梭车智能体组并派发任务指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统，其特征在于：包括系统环境、穿梭车智能体组、货框智能体组和操作台智能体组，其中所述的系统环境包括多向穿梭车行驶轨道和排布在所述的多向穿梭车行驶轨道周围的货架，所述的多向穿梭车行驶轨道用以约束所述的穿梭车智能体组的行驶路径，所述的货架用以装载货框智能体；所述穿梭车智能体组，用以接收所述的操作台智能体组的任务指令及向所述的操作台智能体组发送信息，并根据任务指令规划行进路线，行进到目标位置；所述货框智能体组，用以装载目标，可与所述的穿梭车智能体组绑定以转移目标在货架上的位置；所述操作台智能体组，用以选择穿梭车智能体组并派发任务指令。2.一种基于智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统，其特征在于：所述的穿梭车智能体组包括一个或多个穿梭车智能体；所述的货框智能体组包括一个或多个货框智能体；所述的操作台智能体组包括一个或多个操作台智能体。3.一种基于如权利要求2所述的智能体模型的立体库多向穿梭车调度系统的调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，任务分配，操作台智能体组通过任务分配行为与穿梭车智能体组产生交互，指定穿梭车智能体组并派发目标信息任务；S2，路径规划，所述的穿梭车智能体组根据所派发任务的目标位置信息通过路径规划行为确定行进路线；S3，实时优化，穿梭车智能体沿着多向穿梭车行驶轨道行进，根据实时优化行为通过多向穿梭车行驶轨道自主行进到货架上的目标货框智能体组位置；S4，穿梭车智能体组与步骤S3所述的货框智能体组产生交互，相互绑定成新智能体组；S5，步骤S4中绑定后的新智能体组沿着多向穿梭车行驶轨道行进，自主返回所述的操作台智能体组；S6，新路径规划，新智能体组根据货框排布行为确定新目标位置并规划新行进路线；S7，实时优化，新智能体组沿着多向穿梭车行驶轨道行进，根据实时优化行为自主行进到新目标位置；S8，解除绑定，新智能体组中穿梭车智能体组与货框智能体组解除绑定；S9，解除绑定的穿梭车智能体组通过空闲穿梭车处理行为继续行进。4.根据权利要求3所述的一种基于智能体模型的立体库穿梭车调度方法，其特征在于，所述的任务分配行为、路径规划行为，包括如下步骤：S101，取当前时间片t中各穿梭车智能体组即时位置li及任务所指定的货框智能体组即时位置lg，其中i为穿梭车智能体组编号，g为货框智能体组编号；S102，计算当前时间片t中任意空闲穿梭车智能体组i与任务所指定的货框智能体组g间的距离di，g；S103，根据计算结果取di，g最小值对应的穿梭车智能体组i，并将该任务分配给穿梭车智能体组i；S104，根据该穿梭车智能体组位置li及该货框智能体组位置lg规划行进路径。5.根据权利要求3所述的一种基于智能体模型的立体库穿梭车调度方法，其特征在于，所述的实时优化行为针对系统环境中行驶轨道交叉口的轮询调度问题采用门控策略，包括如下步骤：S201，设定轨道交叉口所在区域为控制区域，设定交叉口由轨道集合{k1,k2，…，ki，…，kn}相互交叉而成，其中变量i表示轨道ki的序号，i∈[1，n]，n表示轨道最大数量，n≥2；S202，轨道集合{k1,k2，…，ki，…，kn}内的各轨道中进入控制区域的穿梭车智能体组由轨道k1至轨道kn轮序通过交叉口，包括如下子步骤：S2021，设定当前时间片t从轨道ki进入控制区域且处于控制区域内的全部穿梭车智能体组数量为（t）；S2022，将轨道ki内全部穿梭车智能体组通过交叉口的状态，用公式表示，其中Δti为轨道ki内全部穿梭车智能体组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祝炜，邹正，朱俊达，
申请(专利权)人：杭州慧仓信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33