多机器人无停车调度方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多机器人无停车调度方法和系统。其中，该方法包括：获得多个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集，其中，可到达路径节点集是根据在执行任务时机器人携带货架情况来确定的；根据每个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集规划每个机器人的待调度路径和出发时间，其中，待调度路径是使多个机器人之间不发生冲突的路径；根据待调度路径和出发时间调度多个机器人执行任务的方式。本发明专利技术解决了多机器人在遇到冲突时必须被动停车后再调度而导致的运行效率低的问题的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
多机器人无停车调度方法和系统
本专利技术涉及多机器人存取系统领域，具体而言，涉及一种多机器人无停车调度方法和系统。
技术介绍
多机器人存取系统(RMFS)又称亚马逊Kiva机器人系统，系统工作结构如图1所示。系统中存在多辆自寻址机器人车(AutonomousVehicle,机器人)，依靠扫描地面每个路块上的二维码定位，依据指令自行选择路线行驶在仓库各个角落，代替人工完成货物的存取。机器人主要执行4类任务：①移动到对应的货架位置；②升起货架并搬运至拣选/补货站；③拣选/补货完毕后搬运货架至合适的空货位；④更改货架存放位置。机器人接受任务时有一次必要的启动，完成任务时有一次必要的停车。在任意二维码标识的路段，机器人可直线通过也可转弯，其转弯过程是：停车→90度转向→再启动，因此转弯必须停车，上述必要停车情形称为主动停车。当多辆机器人同时经过相同二维码标识的路段时会造成冲突，发生冲突并导致被动停车，由于多机器人冲突具有强动态性和强交错性的特点，所以目前现有技术针对这一问题通常采用机器人遇到冲突后再重新调度的方法，如图2所示，现有技术的调度方法基本思路是：在路线规划阶段尽量给机器人赋予不同的路线，以尽可能减少发生冲突的可能；在冲突协调阶段机器人按规划路线运行，如发生冲突则按照“占用冲突路段时间短者优先”的原则协调冲突。现有技术的方法存在当前的调度方法虽能减少冲突但不能完全杜绝冲突的问题，并且并不能避免机器人发生冲突时的被动停车，一旦发生被动停车就可能引发进一步的连锁冲突和等待并导致难以精确估算存取效率，降低机器人的运行效率。针对上述现有技术中由于多机器人在遇到冲突时必须被动停车后再调度而导致的运行效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种多机器人无停车调度方法和系统，以至少解决多机器人在遇到冲突时必须被动停车后再调度而导致的运行效率低的问题的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种多机器人无停车调度方法，包括：获得多个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集，其中，所述可到达路径节点集是根据在执行任务时机器人携带货架情况来确定的；根据每个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集规划每个机器人的待调度路径和出发时间，其中，所述待调度路径是使多个机器人之间不发生冲突的路径；根据所述待调度路径和所述出发时间调度多个机器人执行任务。进一步地，根据机器人的当前位置、目的位置和可到达节点集规划机器人的待调度路径和出发时间包括：根据当前位置、目的位置和可到达点集采用蒙特卡洛树搜索方法确定可用路径集合，其中，在所述蒙特卡洛树搜索方法中的多层神经网络用来计算每一条路径的拥堵概率，所述可用路径集合为发生冲突最少的路径的集合；根据路径当前位置、目的位置和可到达路径节点对所述可用路径进行编码标识和排序得到所述待调度路径和所述出发时间。进一步地，其特征在于，根据当前位置、目的位置和可到达点集采用蒙特卡洛树搜索方法确定可用路径集合包括：采用所述蒙特卡洛树搜索方法时通过分支选择公式在分支选择中找出发生冲突最少路径的分支，其中，所述分支选择公式是vi是节点i的评价值，通过嵌入的多层神经网络估算；C是可调参数；np是父节点已经被访问的总次数；ni是节点被访问的次数。进一步地，根据路径当前位置、目的位置和可到达路径节点对所述可用路径通过标识进行编码和排序得到所述待调度路径和所述出发时间包括：根据路径当前位置、目的位置和可到达路径节点对所述可用路径通过标识进行编码和排序，其中，所述标识分为路径码和顺序码，所述路径码代表所述可用路径的序号，所述顺序码代表组成所述可用路径的多个路段，所述路段代表每个可达路径点之间的路径，每条路段通过二维码进行定位标识；将所述可用路径对应的标识解码为机器人的出发时间；根据机器人出发时间结合甘特图来判断所述标识是否为使机器人之间不发生冲突的路径的标识；如果是，则将其作为所述待调度路径对应的标识；如果否，则继续结合机器人出发时间以短路径和通过顺序为邻域进行搜索直至获得使机器人之间不发生冲突的路径标识，将所述标识作为所述待调度路径的标识。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了多机器人无停车调度系统，包括：获取单元，用于获得多个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集，其中，所述可到达路径节点集是根据在执行任务时机器人携带货架情况来确定的；规划单元，用于根据每个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集规划每个机器人的待调度路径和出发时间，其中，所述待调度路径是使多个机器人之间不发生冲突的路径；调度单元，用于根据所述待调度路径和所述出发时间调度多个机器人执行任务。根据本专利技术实施例的另一个方面，还提供给了一种存储介质，所述存储介质上保存有程序，所述程序被运行时执行上所述的方法。根据本专利技术实施例的另一个方面，还提供给了一种处理器，所述程序被运行时执行上述的方法。在本专利技术实施例中，采用获得多个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集，其中，所述可到达路径节点集是根据在执行任务时机器人携带货架情况来确定的；根据每个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集规划每个机器人的待调度路径和出发时间，其中，所述待调度路径是使多个机器人之间不发生冲突的路径；根据所述待调度路径和所述出发时间调度多个机器人执行任务的方式，解决了多机器人在遇到冲突时必须被动停车后再调度而导致的运行效率低的问题的技术问题，提高系统存取效率、延长机器人寿命、有效节约能源并减少仿真计算量，可以更精确的估算存取效率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据现有技术的多机器人存取系统结构示意图；图2是根据现有技术的多机器人存取系统调度方法流程图；图3是根据本专利技术实施例的一种多机器人无停车调度方法的流程图；图4是根据本专利技术实施例的蒙特卡罗树搜索示意图；图5是根据本专利技术实施例的路径、顺序协同编码方法示意图；图6是根据本专利技术实施例的多机器存取系统调度方法流程图；图7是根据本专利技术实施例的机器人可用路径集生成和评价方法流程图；图8是根据本专利技术实施例的多机器人无停车调度示意图；图9是根据本专利技术实施例的一种多机器人无停车调度系统的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多机器人无停车调度方法，其特征在于，包括：获得多个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集，其中，所述可到达路径节点集是根据在执行任务时机器人携带货架情况来确定的；根据每个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集规划每个机器人的待调度路径和出发时间，其中，所述待调度路径是使多个机器人之间不发生冲突的路径；根据所述待调度路径和所述出发时间调度多个机器人执行任务。

【技术特征摘要】
1.一种多机器人无停车调度方法，其特征在于，包括：获得多个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集，其中，所述可到达路径节点集是根据在执行任务时机器人携带货架情况来确定的；根据每个机器人的当前位置、目的位置和可到达路径节点集规划每个机器人的待调度路径和出发时间，其中，所述待调度路径是使多个机器人之间不发生冲突的路径；根据所述待调度路径和所述出发时间调度多个机器人执行任务。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据机器人的当前位置、目的位置和可到达节点集规划机器人的待调度路径和出发时间包括：根据当前位置、目的位置和可到达点集采用蒙特卡洛树搜索方法确定可用路径集合，其中，在所述蒙特卡洛树搜索方法中的多层神经网络用来计算每一条路径的拥堵概率，所述可用路径集合为发生冲突最少的路径的集合；根据路径当前位置、目的位置和可到达路径节点对所述可用路径进行编码标识和排序得到所述待调度路径和所述出发时间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据当前位置、目的位置和可到达点集采用蒙特卡洛树搜索方法确定可用路径集合包括：采用所述蒙特卡洛树搜索方法时通过分支选择公式在分支选择中找出发生冲突最少路径的分支，其中，所述分支选择公式是vi是节点i的评价值，通过嵌入的多层神经网络估算；C是可调参数；np是父节点已经被访问的总次数；ni是节点被访问的次数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据路径当前位置、目的位置和可到达路径节点对所述可用路径通过标识进行编码...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁，孙阳君，郭佳鹏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11