一种自动化立体仓库出入库智能调度方法技术

本发明专利技术公开了一种自动化立体仓库出入库智能调度方法，包括以下步骤：建立立体仓库货架模型，并建立立体仓库出入库优化目标函数；设计基于DQN的货位分配算法，结合训练集进行立体仓库出入库调度仿真；利用仿真结果对DQN神经网络模型进行训练，将训练后的DQN货位分配算法用于立体仓库出入库货位分配。本发明专利技术有效提高了立体仓库出入库效率，并保证了货架稳定与立体仓库的运行安全。定与立体仓库的运行安全。定与立体仓库的运行安全。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化立体仓库出入库智能调度方法


[0001]本专利技术涉及仓储货架出入库调度领域，具体涉及一种自动化立体仓库出入库智能调度方法。

技术介绍

[0002]随着我国智能制造装备、工业软件等整体发展迅速，自动化立体仓库(AS/RS)在现代物流仓储系统中逐渐取得广泛应用。与传统人工作业相比，自动化立体仓库具有占地面积小、仓储容量大、出入库作业效率高等优点，已成为未来发展智能车间，推动智能制造的有力引擎。有效的货位分配策略可以在保证货架稳定性的情况下，有效的减少生产物流中的时间消耗，提高生产系统的运行效率。
[0003]目前，国外许多研究机构已对自动化立体仓库进行了大量的技术与理论研究，这也是自动化立体仓储系统在国内外获得迅速发展的原因。而国内对自动化立体仓库的研究起步比较晚，面对随机到达的任务订单自动化立体仓库难以实时分配货位，显著制约了自动化立体仓库出入库效率的提高。
[0004]国内外学者针对立体仓库的出入库智能调度问题进行了大量的研究，相关研究多利用遗传算法、模拟退火算法针对仓储货架出入库问题进行货位分配优化，取得了不错的效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化立体仓库出入库智能调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立立体仓库货架模型，并建立立体仓库出入库优化目标函数；步骤2、设计基于DQN的货位分配算法；步骤3、对DQN神经网络模型进行训练，得到训练后的网络模型；步骤4、将训练好的神经网络模型应用于自动化立体仓库出入库控制，根据系统状态进行巷道和货位的选择。2.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓库出入库智能调度方法，其特征在于：所述步骤1中，立体仓库货架模型中的参数包括，每排货架的列数I、每排货架的层数J、每个货架上货位的长度a、每个货架上货位的高度b、每个货架上货位的宽度c、立体仓库的巷道数H、巷道的宽度d；每个巷道两侧各一排货架，分为左货架与右货架，货架编号g分别为2h
‑
1与2h，共有2H排货架；货物类型为n，各类货物的重量记为m
n
。3.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓库出入库智能调度方法，其特征在于：所述步骤1中，出入库优化目标函数的建立方式如下，设任务序列的总出入库任务数为K(k＝1,...,K)，任务序列号为k，K'为完成K个任务需要的总的出入库动作数，第k'个动作回合的完成时间由操作类型决定，建立出入库优化目标函数如下：完成时间由操作类型决定，建立出入库优化目标函数如下：其中，F为出入库任务总运行时间，c
k
′
为第k'个回合的完成时间，t
in_sum
表示入库任务处理时间，t
out
表示出库任务处理时间，t
w
表示等待时间。4.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓库出入库智能调度方法，其特征在于：所述步骤1中，通过对货架重心进行评估得到仓库货架稳定性参数M，结合预先设置的货架稳定性阈值M
max
来保证货架的稳定性安全：M＝[M1,M2,
…
,M
g
,
…
,M
2H
]]其中，M
g
是第g排货架的稳定性参数，为向上取整，为第g排货架的第i层j列的货位所存放的货物重量；表示第g排货架的第i层j列货位的货物存储状态，若为0代表该货位为空，否则表示该货位存放的货物类型信息；保证货架稳定性参数小于货架稳定性阈值：M
g
＜M
max
。5.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓库出入库智能调度方法，其特征在于，所述
步骤2中：货位分配算法通过神经网络拟合所有的状态
‑
动作对的Q值，其中Q值是在当前状态下选取某个动作可能获得的奖励，并根据Q值，采用ε
‑
greedy策略进行动作选择，包括对决策时刻所选巷道对应两侧货架的状态信息、堆垛机的动作、环境对智能体的行为给出的反馈、决策时刻进行定义；决策时刻定义为当前任务完成时刻，决策时刻至少有一个堆垛机属于空闲状态；为了避免输入的状态尺寸过大，不输入包含整个立体仓库的状态矩阵，而是首先选择巷道，优先选择堆垛机为空闲的巷道，当有多个堆垛机空闲时，优先选择离出入库口最近的巷道，将所选巷道h对应的状态输入神经网络，通过不同巷道之间共用一个神经网络，极大地缩减了状态集，加快了神经网络模型的训练速度；设置动作集时，采用不同的出入库规则，根据不同的出入库规则选择货位，这样可以极大缩减动作集。6.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓库出入库智能调度方法，其特征在于：所述步骤2中，通过预先计算每个货位与出入库缓存点之间的距离，与底层中心货位之间的距离，与底层特殊货位之间的距离，并存入性能矩阵L，同时由于各货架规格完全相同，各货架可以共享性能矩阵L，性能矩阵具体设置为：L＝[L1,L2,L3,L4,L5,L6]L1存储每个货位与入库缓冲口(1，0)之间的欧氏距离，并按照从小到大进行排序；L2存储每个货位与货位之间的欧氏距离，并按照从小到大进行排序；L3存储每个货位与货位之间的欧氏距离，并按照从小到大进行排序；L4存储每个货位与货位之间的欧氏距离，并按照从小到大进行排序；L5存储每个货位所在的层数，并按照从小到大进行排序；L6存储每个货位与出库缓存点(1，J+1)之间的欧氏距离，并按照从小到大进行排序。7.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓库出入库智能调度方法，其特征在于：所述步骤2中，DQN网络模型由二维卷积层与全连接层构成，在当前值Q网络的基础上，另外设置了一个目标值Q网络，目标值Q网络与当前值Q网络的网络结构完全相同，初始化目标值Q网络的网络参数与当前值Q网络也相同，只在参数更新时有所不同，当前值Q网络实时更新，而目标值Q网络参数是每隔T回合后从...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭琦，李济舟，程八一，唐昊，宋廷俊，关翔宇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：