[發明專利]一種基于改進粒子群算法和滾動窗口的AMR調度方法

在審

• 申請號: 202310168108.0
• 申請日: 2023-02-24
• 公開（公告）號: CN116225006A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 周偉;劉泓鑠;胡毅;劉進江;穆趙一;楊開偉;張浩;童一飛
• 申請（專利權）人: 航天晨光股份有限公司;南京理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G06N3/006
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

本發明涉及一種基于改進粒子群算法和滾動窗口的AMR調度方法，屬于物流自主移動機器人調度技術領域。該方法在AMR智能調度中心通過管理器與多個AMR通訊構成的物流系統中，AMR智能調度中心按初始化種群、確定個體適應度值、選出群體最優值和個體最優值、迭代判斷輸出、更新種群步驟完成最優調度結果方案的選擇輸出。本發明的以上過程可以有效避免動態過程發生干擾事件對調度可靠性的影響以及企業管理系統的冗余，并擴展了AMR調度系統的應用范圍和共享性。

技術領域

本發明涉及一種AMR調度方法，特別是一種基于改進粒子群算法和滾動窗口的AMR調度方法，屬于物流自主移動機器人調度技術領域。

背景技術

隨著電商、快遞和新能源等新興行業的不斷發展，傳統以人工為主的倉儲物流作業因無法滿足實際作業需求而迅速被自動化和智能化的智能物流系統取代。自主移動機器人（Autonomous?Mobile?Robots，AMR）是智能物流系統的重要組成部分，面對訂單多品種、小批量、短周期和多批次等特點。現有AMR的調度策略有遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法和模擬退火算法等。與遺傳算法、蟻群算法和模擬退火算法相比，粒子群算法不僅具有不依賴于問題本身、采用連續值求解、適用性強的特點，而且具有并行計算速度快、需要人為調整的變量少、實現較為簡單等優勢。

檢索可知，申請號為201910799166.7、名稱為“一種用于AMR集群的調度和尋路方法及系統”的中國專利文獻公開了以“將工作區域離散化、由中央服務器規劃全局路線并更新交通流量、由AMR自主規避障礙物跟蹤全局路線到達目的地”為主要步驟的調度方法；此外，申請號為202110590491.X、名稱為“一種適用于多AMR的分布式調度系統及方法”的中國專利文獻公開了另一種分布式調度方法。前者實際上通過將工作區域離散化，并由中央服務器規劃全局路線來實現AMR集群調度；后者則通過UDP通信單元、UWB通信單元及TCP/IP通信單元實現AMR分布式調度。實踐證明，由于上述現有技術均動態實現AMR的調度，因此在需要快速、高效的復雜轉運過程中可靠性欠佳。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足之處，提供一種基于改進粒子群算法和滾動窗口的AMR調度方法，從而不僅可以方便、快速、高效地進行AMR調度，而且使其可靠性得到切實保證。

為了達到上述目的，本發明基于改進粒子群算法和滾動窗口的AMR調度方法基本技術解決方案為：

在AMR智能調度中心通過管理器與多個AMR通訊構成的物流系統中，所述AMR智能調度中心按以下步驟實現各AMR的調度：

步驟一、初始化種群——設定種群內共有s個粒子P_k（k=1,2，…s），將每個粒子的位置編碼分別表示為相應運輸任務編號組成的隨機數序列X_k=[x₁，x₂，…，x_m]、速度編碼分別表示為相應運輸任務編號組成的隨機數序列Y_k=[y₁，y₂，…，y_m]；其中m為運輸任務數量；任務編號至少對應包括起點編號、終點編號、執行任務耗時、需求時間在內的任務信息；

步驟二、確定個體適應度值——所述個體適應度值由根據每個粒子的位置編碼計算確定的至少由AMR數量和AMR行駛路程構成；判斷位置編碼中的對應任務執行結束時間與繼續執行下個任務耗時之和是否超過下個任務需求時間，如否則將該對應任務及之前的任務劃分為一個任務集合M_j并令一個AMR執行；如是則另加一個AMR后再進行前述判斷，直至所有任務均被覆蓋；以最終的任務集合M_j數量確定AMR的數量、及求得各AMR的行駛路程，作為粒子的個體適應度值；

步驟三、選出群體最優值和個體最優值——構建非劣解集和個體最優粒子集，所述非劣解集由AMR數量最少以及AMR行駛路程最短的粒子集合而成；從非劣解集中隨機選取一個粒子作為群體最優值，從當前代粒子種群和個體最優粒子集中隨機根據AMR數量最少或AMR行駛路程最短選取一個粒子作為個體最優值；所述個體最優粒子集由每代的個體最優值粒子集合而成；