CN107121984B - 基于合同网协议的Mecanum轮全向移动系统的集群方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于合同网协议的Mecanum轮全向移动系统的集群方法，用于解决现有Mecanum轮全向移动系统的集群方法实用性差的技术问题。技术方案是管理Agent即上位机确认任务命令后，通过UWB定位方法确定需要运输的物料框和任务Agent即小型Mecanum轮全向移动平台的实时位置，上位机挑选距最近的N个任务Agent运动至任务点处并与指定定位孔进行连接，N个任务Agent均连接成功后，全向移动系统集群完毕，全向移动系统自主规划路径并将物件运送至指定位置，任务完成后全向移动系统自行解散，每个任务Agent运动至初始位置进行待命。本发明方法可广泛应用于自动化与无人化的工业物流中，实用性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种Mecanum轮全向移动系统的集群方法，特别涉及一种基于合同网协议的Mecanum轮全向移动系统的集群方法。
背景技术
文献“申请公布号CN106125739A的中国发明专利”公开了一种基于多辆全向移动平台的联动控制系统及控制方法。即由于Mecanum轮全向移动平台具有三个自由度的特性使得其在工业应用中越来越广泛，而在大尺寸产品运输、装配时需要一定的承载能力和承载面积，一般情况下采用多轮方式，导致全向移动平台尺寸非常大，同时也很笨重，减弱了其自身的灵活性特点，在运输、使用、存放过程中均带来诸多不便。文献中采用多辆全向移动平台联动的方式，它包含一个主全向移动平台、若干从全向移动平台、主工业无线遥控器和从工业无线遥控器。该联动控制系统只能适用于人工进行全向移动平台的操作，自动化程度不高，操作人员手持无线遥控器进行操作时不能距离产品太远且存在视野的盲区，特别是在对大尺寸产品进行运输与装配时，手动操作存在装配时精确定位难、运输时视野盲区大等诸多问题，效率有待进一步的提高。
发明内容
为了克服现有Mecanum轮全向移动系统的集群方法实用性差的不足，本发明提供一种基于合同网协议的Mecanum轮全向移动系统的集群方法。该方法管理Agent即上位机确认任务命令后，通过UWB定位方法确定需要运输的物料框和任务Agent即小型Mecanum轮全向移动平台的实时位置，上位机挑选距最近的N个任务Agent运动至任务点处并与指定定位孔进行连接，N个任务Agent均连接成功后，全向移动系统集群完毕，全向移动系统自主规划路径并将物件运送至指定位置，任务完成后全向移动系统自行解散，每个任务Agent运动至初始位置进行待命。本发明方法通过为物件装上智能的轮子即小型的Mecanum轮全向移动平台，使全向移动系统更好地在工业物流得到应用，可广泛应用于自动化与无人化的工业物流中，实用性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于合同网协议的Mecanum轮全向移动系统的集群方法，其特点是包括以下步骤：
第一步、基于合同网协议的全向移动系统的任务分配。
多个小型Mecanum轮全向移动平台在任务的求解中采用适合于动态环境的分布式求解方法的合同网方式。系统中的小型Mecanum轮全向移动平台根据自身能力向管理Agent投标，管理Agent在标书截止期限内，选择最满意的小型Mecanum轮全向移动平台来完成任务。
第二步、基于合同网协议的全向移动系统中管理者对任务点和任务Agent的定位。
Mecanum轮的全向移动系统在工业物流的定位中采用UWB定位技术，在Mecanum轮全向移动系统中每个小型Mecanum轮全向移动平台上配备一个UWB辅助定位装置，而UWB定位技术100m×100m范围只需在空间配置3～5个UWB辅助定位基站即可覆盖全部区域，精确定位任务点和Mecanum轮全向移动系统内的每个小型Mecanum轮全向移动平台的位置后实时反馈到上位机中。
第三步、基于合同网协议的全向移动系统中的N个任务Agent的集群方法。
在Mecanum轮全向移动系统中，各个小型Mecanum轮全向移动平台的性能相同，不同的是每个小型Mecanum轮全向移动平台的位置及编号不同，因此单独小型Mecanum轮全向移动平台通过向管理Agent发送自身位置及编号表示自身的信息，管理Agent挑选出最近的小型Mecanum轮全向移动平台进行任务的执行，多个小型Mecanum轮全向移动平台位置相同时挑选编号较小的。通过此机制，多个小型Mecanum全向移动平台可以满足重型及大型物件的实时性的运输需求。该集群方法的算法如下：
管理Agent通过广播的形式将系统要完成的任务发送给各个小型Mecanum轮全向移动平台；
系统内各个小型Mecanum轮全向移动平台将各自距离任务点的距离通过通信方式发送给分配者；
分配任务的管理Agent通过一定的规则自动挑选出满足条件的小型Mecanum轮全向移动平台来执行此任务；
根据当前管理Agent发送的任务列表，寻找是否还有满足条件的小型Mecanum轮全向移动平台，如果还有满足条件的小型Mecanum轮全向移动平台，让其去执行任务，如果再没有满足条件的小型Mecanum全向移动平台，则任务失败，无法完成，可发出警报或者重新发布要求略低的任务；
多个小型Mecanum轮全向移动平台集群完毕后，全向移动系统集群完毕，全向移动系统执行下一步命令。
第四步、全向移动系统的集群及任务的完成。
工业物流中通常将物件摆放至规整的物料框或者工装中方便运输，为方便Mecanum轮全方位移动平台的运输，可在物料框或者工装的指定位置做出定位孔。任小型Mecanum轮全向移动平台接受任务后运动至指定的定位孔处，通过机械锁定方式与定位孔进行连接，成为物料框的智能万向轮。N个小型Mecanum轮全向移动平台均完成连接后，组合成为一个完整的全向移动系统，并向上位机请求下一步命令，完成任务命令后全向移动系统解散，分散的小型Mecanum轮全向移动平台运动至初始位置进行待命。
本发明的有益效果是：该方法管理Agent即上位机确认任务命令后，通过UWB定位方法确定需要运输的物料框和任务Agent即小型Mecanum轮全向移动平台的实时位置，上位机挑选距最近的N个任务Agent运动至任务点处并与指定定位孔进行连接，N个任务Agent均连接成功后，全向移动系统集群完毕，全向移动系统自主规划路径并将物件运送至指定位置，任务完成后全向移动系统自行解散，每个任务Agent运动至初始位置进行待命。本发明方法通过为物件装上智能的轮子即小型的Mecanum轮全向移动平台，使全向移动系统更好地在工业物流得到应用，可广泛应用于自动化与无人化的工业物流中，实用性好。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明基于合同网协议的Mecanum轮全向移动系统的集群方法的流程图。
具体实施方式
参照图1。本发明基于合同网协议的Mecanum轮全向移动系统的集群方法具体步骤如下：
全向移动系统主要是由N个小型Mecanum轮全向移动平台组成，其中单独的小型Mecanum轮全向移动平台采用R-SDS智能机器人软件开发环境，使其成为一个独立的智能全向移动平台，此处选用四个小型Mecanum轮全向移动平台组成的全向移动系统，将其作为实例说明基于合同网协议的Mecanum轮全向移动系统的集群控制方法：
上位机通过广播的形式将系统需要进行的运输任务发送给在初始位置的各个小型Mecanum轮全向移动平台，并检测物料框的位置；
上位机通过UWB定位技术确定物料框以及室内小型Mecanum轮全向移动平台的位置；
上位机挑选出距离物料框最近的小型Mecanum轮全向移动平台并发送指令；
选中的小型Mecanum轮全向移动平台执行任务即运动至指定的物流框的定位孔处，并自主与物料框进行连接，连接完成后向上位机报告连接成功；
小型Mecanum轮全向移动平台与物料框连接失败时发送错误报告，无法解决时运动至维修区域，上位机继续挑选下一个最近的小型Mecanum轮全向移动平台继续该任务；
四个小型Mecanum轮全向移动平台均连接成功后，全向移动系统组合完毕，全向移动系统执行上位机发出的运输指令，将物料框运送至指定位置；
全向移动系统将物料框运送至指定位置后向上位机报告，上位机无后续任务时，全向移动系统解散，每个小型Mecanum轮全向移动平台自行回初始位置进行待命；
其中四个小型Mecanum轮全向移动平台与物料框的集群方式位：物料框与小型Mecanum轮全向移动平台对接处均安装UWB辅助定位装置，物料框中分别安装四个UWB辅助定位装置为A、B、C、D。每个小型Mecanum轮全向移动平台同样安装一个辅助定位装置，1号至4号小型Mecanum轮全向移动平台依次运动至指定位置A、B、C、D,通过机械锁定的方式完成与物料框的对接，至此全向移动系统集群完毕，可将物料框运送至指定位置。
第一步、基于合同网协议的全向移动系统的任务分配。
多个小型Mecanum轮全向移动平台在任务的求解中采用适合于动态环境的分布式求解方法的合同网方式。系统中的小型Mecanum轮全向移动平台根据自身能力向管理Agent投标，管理Agent在标书截止期限内，选择最满意的小型Mecanum轮全向移动平台来完成任务。
第二步、基于合同网协议的全向移动系统中管理者对任务点和任务Agent的定位。
Mecanum轮的全向移动系统在工业物流的定位中采用UWB定位技术，在Mecanum轮全向移动系统中每个小型Mecanum轮全向移动平台上配备一个UWB辅助定位装置，而UWB定位技术100m×100m范围只需在空间配置3～5个UWB辅助定位基站即可覆盖全部区域，精确定位任务点和Mecanum轮全向移动系统内的每个小型Mecanum轮全向移动平台的位置后实时反馈到上位机中。
第三步、基于合同网协议的全向移动系统中的N个任务Agent的集群方法。
在Mecanum轮全向移动系统中，各个小型Mecanum轮全向移动平台的性能相同，不同的是每个小型Mecanum轮全向移动平台的位置及编号不同，因此单独小型Mecanum轮全向移动平台通过向管理Agent发送自身位置及编号表示自身的信息，管理Agent挑选出最近的小型Mecanum轮全向移动平台进行任务的执行，多个小型Mecanum轮全向移动平台位置相同时挑选编号较小的。通过此机制，多个小型Mecanum全向移动平台可以满足重型及大型物件的实时性的运输需求。该集群方法的算法如下：
管理Agent通过广播的形式将系统要完成的任务发送给各个小型Mecanum轮全向移动平台；
系统内各个小型Mecanum轮全向移动平台将各自距离任务点的距离通过通信方式发送给分配者；
分配任务的管理Agent通过一定的规则自动挑选出满足条件的小型Mecanum轮全向移动平台来执行此任务；
根据当前管理Agent发送的任务列表，寻找是否还有满足条件的小型Mecanum轮全向移动平台，如果还有满足条件的小型Mecanum轮全向移动平台，让其去执行任务，如果再没有满足条件的小型Mecanum全向移动平台，则任务失败，无法完成，可发出警报或者重新发布要求略低的任务；
多个小型Mecanum轮全向移动平台集群完毕后，全向移动系统集群完毕，全向移动系统执行下一步命令。
第四步、全向移动系统的集群及任务的完成。
工业物流中通常将物件摆放至规整的物料框或者工装中方便运输，为方便Mecanum轮全方位移动平台的运输，可在物料框或者工装的指定位置做出定位孔。任小型Mecanum轮全向移动平台接受任务后运动至指定的定位孔处，通过机械锁定方式与定位孔进行连接，成为物料框的智能万向轮。N个小型Mecanum轮全向移动平台均完成连接后，组合成为一个完整的全向移动系统，并向上位机请求下一步命令，完成任务命令后全向移动系统解散，分散的小型Mecanum轮全向移动平台运动至初始位置进行待命。
Claims (1)
1.一种基于合同网协议的Mecanum轮全向移动系统的集群方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、基于合同网协议的全向移动系统的任务分配；
多个小型Mecanum轮全向移动平台在任务的求解中采用适合于动态环境的分布式求解方法的合同网方式；系统中的小型Mecanum轮全向移动平台根据自身能力向管理Agent投标，管理Agent在标书截止期限内，选择最满意的小型Mecanum轮全向移动平台完成任务；
第二步、基于合同网协议的全向移动系统中管理者对任务点和任务Agent的定位；
Mecanum轮的全向移动系统在工业物流的定位中采用UWB定位方法，在Mecanum轮全向移动系统中每个小型Mecanum轮全向移动平台上配备一个UWB辅助定位装置，精确定位任务点和Mecanum轮全向移动系统内的每个小型Mecanum轮全向移动平台的位置后实时反馈到上位机中；
第三步、基于合同网协议的全向移动系统中的N个任务Agent的集群方法；
在Mecanum轮全向移动系统中，各个小型Mecanum轮全向移动平台的性能相同，不同的是每个小型Mecanum轮全向移动平台的位置及编号不同，因此单独小型Mecanum轮全向移动平台通过向管理Agent发送自身位置及编号表示自身的信息，管理Agent挑选出最近的小型Mecanum轮全向移动平台进行任务的执行，多个小型Mecanum轮全向移动平台位置相同时挑选编号较小的；通过此机制，多个小型Mecanum全向移动平台可以满足重型及大型物件的实时性的运输需求；该集群方法的算法如下：
管理Agent通过广播的形式将系统要完成的任务发送给各个小型Mecanum轮全向移动平台；
系统内各个小型Mecanum轮全向移动平台将各自距离任务点的距离通过通信方式发送给分配者；
分配任务的管理Agent通过一定的规则自动挑选出满足条件的小型Mecanum轮全向移动平台来执行此任务；
根据当前管理Agent发送的任务列表，寻找是否还有满足条件的小型Mecanum轮全向移动平台，如果还有满足条件的小型Mecanum轮全向移动平台，让其去执行任务，如果再没有满足条件的小型Mecanum全向移动平台，则任务失败，无法完成，发出警报或者重新发布要求略低的任务；
多个小型Mecanum轮全向移动平台集群完毕后，全向移动系统集群完毕，全向移动系统执行下一步命令；
第四步、全向移动系统的集群及任务的完成；
工业物流中将物件摆放至规整的物料框或者工装中方便运输，为方便Mecanum轮全方位移动平台的运输，在物料框或者工装的指定位置做出定位孔；任小型Mecanum轮全向移动平台接受任务后运动至指定的定位孔处，通过机械锁定方式与定位孔进行连接，成为物料框的智能万向轮；N个小型Mecanum轮全向移动平台均完成连接后，组合成为一个完整的全向移动系统，并向上位机请求下一步命令，完成任务命令后全向移动系统解散，分散的小型Mecanum轮全向移动平台运动至初始位置进行待命。
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