高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法及装置，包括：获取当前波次订单中的多个分拣任务、空闲分拣机器人及空闲搬运机器人，构建各空闲分拣机器人执行其对应的任务序列的第一成本模型，构建各空闲搬运机器人执行其对应的任务序列的第二成本模型，基于各第一成本模型和各第二成本模型构建成本目标函数；构建初始种群，基于成本目标函数构建适应度函数；基于各初始个体之间的距离确定多个个体对，通过交叉算子、变异算子、交换算子、均衡算子和选择算子得到下一代种群；计算种群内各个体的适应度值，基于各适应度值确定任务分配策略。该任务分配方法在多类型机器人和多类任务的复杂场景下降低了任务成本。和多类任务的复杂场景下降低了任务成本。和多类任务的复杂场景下降低了任务成本。

【技术实现步骤摘要】
高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法及装置


[0001]本专利技术涉及分拣机器人任务调度
，尤其涉及一种高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法及装置。

技术介绍

[0002]新型轻小包裹高速分拣机器人系统在运行时不需要搭建专用的分拣平台，可以在地面上进行分拣，具有基于需求的变化动态调整机器人数量、分拣区域形状和面积、以及随时随地快速部署分拣的特征，极具应用前景。而对于大规模的高速分拣机器人系统，往往包含多种类型的机器人以及多种类型的任务，如分拣机器人和搬运机器人，分拣任务和搬运任务等；而目前的分拣机器人系统在进行任务分配时仅仅考虑了单一的分拣机器人和分拣任务，目前普遍采用的任务分配方法对于仅包含单一类型的分拣机器人和单一类型的分拣任务的分拣机器人系统来说虽然可满足系统对调度效率和任务成本的需求，但该任务分配方法若应用于由多类型机器人和多类任务组成的大规模的高速分拣机器人系统，未考虑在复杂场景下机器人之间和不同调度阶段之间高效率的配合方式，因而导致任务执行成本高。因此，对于多类型机器人和多类任务的复杂场景下的分拣机器人系统，如何降低任务执行成本是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法及装置，以解决现有技术中存在的一个或多个问题。
[0004]根据本专利技术的一个方面，本专利技术公开了一种高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法，所述方法包括：获取当前波次订单中的多个分拣任务、分拣区域内的空闲分拣机器人以及空闲搬运机器人，构建各空闲分拣机器人执行其对应的任务序列的第一成本模型，构建各空闲搬运机器人执行其对应的任务序列的第二成本模型，基于各所述第一成本模型和各所述第二成本模型构建成本目标函数；构建初始种群，基于所述成本目标函数构建适应度函数，所述初始种群内的个体表示各所述空闲分拣机器人被分配的任务序列以及各所述空闲搬运机器人被分配的任务序列；基于各初始个体之间的距离确定多个个体对，通过交叉算子、变异算子、交换算子、均衡算子和选择算子得到下一代种群；计算种群内各个体的适应度值，基于各个体的适应度值确定任务分配策略。
[0005]在本专利技术的一些实施例中，所述第一成本模型为：其中，表示第i个空闲分拣机器人，n表示空闲分拣机器人的总数量，表示第i个空闲分拣机器人的任务序列中的第一个分拣任务，表示空闲分拣机器人执
行第一个分拣任务的成本，表示空闲分拣机器人在分拣任务和分拣任务间的任务切换成本，d表示空闲分拣机器人的任务序列中的分拣任务总数量，表示空闲分拣机器人执行分拣任务的成本。
[0006]在本专利技术的一些实施例中，所述第二成本模型为：其中，表示第i个空闲搬运机器人，m表示空闲搬运机器人的总数量，表示第i个空闲搬运机器人的任务序列中的第一个搬运任务，表示空闲搬运机器人执行第一个搬运任务的成本，表示空闲搬运机器人在搬运任务和搬运任务间的任务切换成本，p表示空闲搬运机器人的任务序列中的搬运任务总数量，表示空闲搬运机器人执行搬运任务的成本。
[0007]在本专利技术的一些实施例中，各所述空闲搬运机器人被分配的任务序列包括：把空料箱从装箱区搬运到分拣区的任务和把满料箱从分拣区搬运到装箱区的任务。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，基于各初始个体之间的距离确定多个个体对，通过交叉算子、变异算子、交换算子、均衡算子和选择算子得到下一代种群，包括：对所述初始种群内的初始个体进行编码；基于各初始个体的编码计算编码距离，将所述编码距离小于预设数值的初始个体从所述初始种群中删除；基于所述初始种群中保留的多个初始个体组成多个个体对；通过交叉算子将多个所述个体对生成多个新个体对，通过变异算子、交换算子、均衡算子将多个所述初始个体生成多个新个体，基于所述选择算子对多个新个体对、多个新个体进行选择得到下一代种群。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述编码距离的计算公式为：其中，d1和d2表示两个个体，l表示当前波次订单中分拣任务的总数量，k表示当前波次订单中空料箱搬运任务的总数量，v表示当前波次订单中满料箱搬运任务的总数量，表示d1和d2两个个体中相同的分拣任务被分配至不同分拣机器人的任务总数量，表示d1和d2两个个体中相同的空料箱搬运任务被分配至不同搬运机器人的任务总数量，表示d1和d2两个个体中相同的满料箱搬运任务被分配至不同搬运机器人的任务总数量，k1、k2、k3均表示常数。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，对所述初始种群内的初始个体进行编码，包括：对所述初始种群内的初始个体进行两段双层式编码；其中，第一段第一层编码表示分拣任务编码，第一段第二层编码表示空闲分拣机器人编码，第二段第一层编码表示搬运任务编码，第二段第二层编码表示空闲搬运机器人编码。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，通过交叉算子将多个所述个体对生成多个新个体对，通过变异算子、交换算子、均衡算子将多个所述初始个体生成多个新个体，基于所述选择算子对多个新个体对、多个新个体进行选择得到下一代种群，包括：将所述个体对中第一个体的第一段编码和第二个体的第一段编码分别分成两段，
将第一个体的第一段编码的前半段编码和第二个体的第一段编码的后半段编码进行组合，以及将第二个体的第一段编码的前半段编码和第一个体的第一段编码的后半段编码进行组合分别形成所述新个体对的第一个体的第一段编码和第二个体的第一段编码；将所述个体对中第一个体的第二段编码和第二个体的第二段编码分别分成三段，将第一个体的第二段编码的前半段编码、后半段编码和第二个体的第二段编码的中间段编码进行组合，以及将第二个体的第二段编码的前半段编码、后半段编码和第一个体的第二段编码的中间段编码进行组合分别形成所述新个体对的第一个体的第二段编码和第二个体的第二段编码；将所述初始种群中的第三个体的第一段第二层编码中的部分编码和第二段第二层编码中的部分编码分别进行编码倒置，形成变异新个体；将所述初始种群中的第四个体的第一段第二层编码中的两个编码和第二段第二层编码中的两个编码分别进行位置互换，形成交换新个体；基于所述初始种群中的第五个体的第一段编码获取分拣任务最多的第一分拣机器人，将所述第一分拣机器人的多个分拣任务中的其中一个分拣任务对应的分拣机器人编码修改为第二分拣机器人的分拣机器人编码，基于所述初始种群中的第五个体的第二段编码获取空料箱搬运任务最多的第一搬运机器人和满料箱搬运任务最多的第二搬运机器人，将所述第一搬运机器人的多个空料箱搬运任务中的其中一个空料箱搬运任务对应的搬运机器人编码修改为第三搬运机器人的搬运机器人编码，将所述第二搬运机器人的多个满料箱搬运任务中的其中一个满料箱搬运任务对应的搬运机器人编码修改为第四搬运机器人的搬运机器人编码，形成贪心新个体；基于形成的所述新个体对、变异新个体、交换新个体以及贪心新个体的适应度函数通过选择算子选择优良个体，基于所述优良个体得到下一代种群。
[0012]根据本专利技术的另一方面，还公开了一种高速分拣机器人集中式调度实时任务分配系统，该系统包括处理器和存储器，所述存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法，其特征在于，所述方法包括：获取当前波次订单中的多个分拣任务、分拣区域内的空闲分拣机器人以及空闲搬运机器人，构建各空闲分拣机器人执行其对应的任务序列的第一成本模型，构建各空闲搬运机器人执行其对应的任务序列的第二成本模型，基于各所述第一成本模型和各所述第二成本模型构建成本目标函数；构建初始种群，基于所述成本目标函数构建适应度函数，所述初始种群内的个体表示各所述空闲分拣机器人被分配的任务序列以及各所述空闲搬运机器人被分配的任务序列；基于各初始个体之间的距离确定多个个体对，通过交叉算子、变异算子、交换算子、均衡算子和选择算子得到下一代种群；计算种群内各个体的适应度值，基于各个体的适应度值确定任务分配策略。2.根据权利要求1所述的高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法，其特征在于，所述第一成本模型为：其中，表示第i个空闲分拣机器人，n表示空闲分拣机器人的总数量，表示第i个空闲分拣机器人的任务序列中的第一个分拣任务，表示空闲分拣机器人执行第一个分拣任务的成本，表示空闲分拣机器人在分拣任务和分拣任务间的任务切换成本，d表示空闲分拣机器人的任务序列中的分拣任务总数量，表示空闲分拣机器人执行分拣任务的成本。3.根据权利要求1所述的高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法，其特征在于，所述第二成本模型为：其中，表示第i个空闲搬运机器人，m表示空闲搬运机器人的总数量，表示第i个空闲搬运机器人的任务序列中的第一个搬运任务，表示空闲搬运机器人执行第一个搬运任务的成本，表示空闲搬运机器人在搬运任务和搬运任务间的任务切换成本，p表示空闲搬运机器人的任务序列中的搬运任务总数量，表示空闲搬运机器人执行搬运任务的成本。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法，其特征在于，各所述空闲搬运机器人被分配的任务序列包括：把空料箱从装箱区搬运到分拣区的任务和把满料箱从分拣区搬运到装箱区的任务。5.根据权利要求1所述的高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法，其特征在于，基于各初始个体之间的距离确定多个个体对，通过交叉算子、变异算子、交换算子、均衡算子和选择算子得到下一代种群，包括：对所述初始种群内的初始个体进行编码；基于各初始个体的编码计算编码距离，将所述编码距离小于预设数值的初始个体从所述初始种群中删除；基于所述初始种群中保留的多个初始个体组成多个个体对；通过交叉算子将多个所述个体对生成多个新个体对，通过变异算子、交换算子、均衡算
子将多个所述初始个体生成多个新个体，基于所述选择算子对多个新个体对、多个新个体进行选择得到下一代种群。6.根据权利要求5所述的高速分拣机器人集中式调度实时任务分配方法，其特征在于，所述编码距离的计算公式为：其中，d1和d2表示两个个体，l表示当前波次订单中分拣任务的总数量，k表示当前波次订单中空料箱搬运任务的总数量，v表示当前波次订单中满料箱搬运任务的总数量，表示d1和d2两个个体中相同的分拣任务被分配至不同分拣机器人的任务总数量，表示 d1和d2两个个体中相同的空料箱搬运任务被分配至不同搬运机器人的任务总数量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏志远，谭树勇，李金澎，汪朝林，
申请(专利权)人：宝开上海智能物流科技有限公司，
类型：发明
国别省市：