[發明專利]基于分段充電規劃的倉儲機器人管理方法及裝置

有效

• 申請號: 201910765410.8
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110543980B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 王景川;胥敬文
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;H02J7/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供了一種基于分段充電規劃的倉儲機器人管理方法及裝置，基于本發明的方法，在通過任務分配方法，得到多機器人的任務序列后，進行機器人的優先級確認；然后，根據優先級，對機器人當前任務序列進行分段，并對分段后的任務序列進行考慮充電的規劃，根據規劃結果，更新機器人的狀態信息，并對規劃完成的任務序列進行路徑規劃。本發明有利于減少多機器人相同時刻在同一充電的等待充電時間，提高機器人的充電效率；有利于減少多機器人的任務執行時間，提高生產效率。本發明在保證規劃優化性的基礎上，降低了規劃時間成本，有利于提高多機器人系統運行效率。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體地，涉及一種基于分段充電規劃的倉儲機器人管理方法及裝置。

背景技術

倉儲場景中，機器人的效率直接取決于它們執行任務的時間長短。受制于電量限制，倉儲機器人在一個固定電量周期內只能執行有限的任務，因此，當機器人在執行多任務序列時，必須考慮充電管理問題。國外學者定義機器人的充電管理問題主要解決機器人的充電時刻選擇，充電樁選擇及充電方式。過去的研究中，國外學者對機器人的充電管理問題研究中，主要針對機器人的充電時刻選擇，或機器人的充電樁選擇兩個子問題之一進行研究。而在充電方式的研究中，國外學者開發了一種可同時為多個小型機器人充電的移動式充電站，另外，國外學者開發了一種可持續更新其位置從而協調工作機器人，為其進行充電的移動式充電機器人，然而，在倉儲場景中，固定式充電樁依然是當前實際場景下機器人的主要充電方式。傳統的如專利文獻CN108711775B所公開的一種用于架空輸電線路巡檢機器人的充電裝置及充電方法，包括設置在桿塔上的帶狀軌道、設置在巡檢機器人上的壓緊輪、可充電電源、控制系統，所述帶狀軌道中設置有供巡檢機器人充電的充電電極，所述巡檢機器人還包括行走輪，所述巡檢機器人通過行走輪在所述帶狀軌道上行走，所述壓緊輪由導電材料制成；當控制系統監測到巡檢機器人的行走輪或壓緊輪行走至帶狀軌道中的充電電極時，巡檢機器人依靠將所述壓緊輪抵壓在所述充電電極上，從而對可充電電源進行充電。

為解決機器人的充電時刻選擇問題，實際場景中廣泛采用的是一種基于固定閾值的方法，然而此方法并未同時考慮機器人位置，任務信息，充電樁位置等，因此在部分場景中，此方法的優化性不佳，甚至有可能導致機器人在到達充電樁前電量耗竭。為解決上述問題，國外學者提出了一種基于窮舉充電規劃的問題，針對機器人的一個固定任務序列，窮舉搜索出機器人所有可能的充電時刻并取最優方案執行，然而此方法的不足是，隨任務數目增多，搜索范圍擴大，時間成本影響算法效率。另外，上述方法均只考慮機器人充電管理問題中的子問題之一，因而在研究中，理想化充電樁數目，足夠且與機器人一一對應，此設定也與實際倉儲場景有一定的差異。為解決機器人的充電樁選擇問題，國外學者提出一種基于貪婪搜索的充電樁選擇方法，但在此問題中，機器人的充電時刻選擇是固定的，研究重點在于解決機器人因充電樁選擇而產生的沖突，而不是協調機器人的充電時刻與充電樁選擇從而避免沖突產生。因此，當多個機器人在某一充電樁排隊輪流等待充電時，此方法無法規劃出有效的求解方法。為解決上述問題，國外學者提出了一種基于“推理邏輯”的方法，在此研究中，機器人根據當前的剩余電量，充電樁距離與理想充電時間“推理”出充電樁選擇的優先級。然而此方法中，剩余電量的大小，充電樁距離的遠近等數值的“邏輯轉化”主要依靠經驗推斷，具有一定主觀性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于分段充電規劃的倉儲機器人管理方法及裝置。

根據本發明提供的一種基于分段充電規劃的倉儲機器人管理方法，包括如下步驟：

步驟1：任務分配并確定機器人優先級：采用任務分配算法為全部的倉儲機器人分配任務，得到每個機器人的任務序列；

步驟2：基于機器人電量的任務序列分段：根據機器人的初始剩余電量，電量消耗模型及任務序列信息，對當前機器人的未規劃任務序列進行分段；

步驟3：基于分段任務序列的充電規劃：對需規劃的分段任務序列進行充電規劃，確定分段任務序列中充電任務的執行次序、選擇執行充電的充電樁；