[發明專利]一種使用改進遺傳算法處理醫療廢料收集問題的方法

有效

• 申請號: 202111057473.1
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113762780B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 歐嘉俊;曾偉良;黃永慧;孫為軍
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06N3/126;G06F30/27;G06F111/04
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 戴緒霖

本發明公開了一種使用改進遺傳算法處理醫療廢料收集問題的方法，通過多個機器人共同完成醫療廢料收集工作,而多個機器人的調度方案通過如下步驟得到：S1、依據醫院的平面圖，確定圖中各收集點和機器人工作站的位置，計算收集點與工作站的距離以及收集點與收集點之間的距離，得到距離矩陣，確定各收集點的醫療廢料的量；S2建立用于醫療廢料收集的機器人調度模型；S3、通過改進的遺傳算法求解步驟S2建立的用于醫療廢料收集的機器人調度模型，從而得到多個機器人的調度方案。本發明具有提高醫療廢料收集的效率、提高在收集過程中的安全性和可用性、避免算法落入“極值陷阱”等優點。

技術領域

本發明涉及計算機、醫療廢料收集、機器人路徑規劃的技術領域，尤其涉及到一種使用改進遺傳算法處理醫療廢料收集問題的方法。

背景技術

隨著人工智能技術的不斷發展，越來越多的工作可以由機器人完成。對于大型的醫療機構，每天都會產生大量的感染性醫療廢料(Infectious?health?care?waste,IHCW)，使用機器人進行醫療廢物的收集，既能提高處理能力，又能規避處理人員被感染的風險。在醫院內部，設置好機器人工作站后，每個收集點產生的感染性醫療廢料量不同，需要尋找一條從工作站到各分散的收集點的行駛路徑，并滿足一定的約束。問題可以轉換為經典的車輛調度問題(Vehicle?Routing?Problem,VRP)。

物流運輸調度問題一直以來都是作為物流配送的熱點研究問題，它被廣泛應用于如交通、工業管理、物流運輸等領域。國內外學者分別從路徑構造、局部搜索、數學規劃等方向對其展開了研究。歸納起來目前求解物流配送路徑優化問題較為有效的方法主要有:蟻群算法，禁忌搜索算法，模擬退火算法，遺傳算法。蟻群算法本身很復雜，需要較長的搜索時間，且很容易出現停滯現象。禁忌搜索算法是單操作，搜索過程的初始解只能有一個，且對初始解有很強的依賴性。模擬退火算法收斂速度慢，執行時間長，且性能與初始值有很大的關系。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種使用改進遺傳算法處理醫療廢料收集問題的方法，既提高醫療廢料收集的效率、收集過程中的安全性和可用性，又能避免算法落入“極值陷阱”等優點。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：

一種使用改進遺傳算法處理醫療廢料收集問題的方法，通過多個機器人共同完成醫療廢料收集工作，而多個機器人的調度方案通過如下步驟得到：

S1、依據醫院的平面圖，確定圖中各收集點和機器人工作站的位置，計算收集點與工作站的距離以及收集點與收集點之間的距離，得到距離矩陣，確定各收集點的醫療廢料的量；

S2建立用于醫療廢料收集的機器人調度模型；

S3、通過改進的遺傳算法求解步驟S2建立的用于醫療廢料收集的機器人調度模型，從而得到多個機器人的調度方案。

進一步地，所述步驟S2中，建立的用于醫療廢料收集的機器人調度模型為考慮上半軟時間窗的機器人調度模型，建立過程如下：

S2-1、半軟時間窗定義，機器人可到達時間窗口之外，具體包括如下情況：

當機器人在指定的時間窗口[a_i，b_i]到達收集點時，不會受到懲罰；

如果機器人到達時間早于a_i，不會收到懲罰，從而縮短在垃圾箱中的停留時間，但如果機器人比b_i晚到，會受到懲罰；

設允許到達時間為b′_i(b′_i＞b_i)：

b′_i＝b₀-t_i0??(1)