CN107632584A - 基于云端的机器人调度系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于云端的机器人调度系统及方法，该系统包括：服务器端，提供用于输入任务请求的第一调度页面输入口或第二调度页面输入口，用于对所述任务请求的管理和调用，并根据所述服务器端预设的调度算法将调度信息发送至机器人端；机器人端，根据所述调度系统需要或提供用于输入任务请求的第三调度页面输入口，用于对所述服务器端发来的所述调度信息进行解析后发起调度任务请求。本发明可从总调度站、护士站通过web页面或者嵌入到平板的定制化页面下发调度任务或者从机器人身上的操作面板下发简易的调度任务，并让一个或多个机器人去执行该调度任务，从而实现基于云端对机器人的人工调度和智能调度。

Description

基于云端的机器人调度系统及方法

技术领域

本发明涉及云端调度系统，更具体地说，涉及一种基于云端的机器人调度系统及方法。

背景技术

随着社会的发展，机器人可以将人们从繁重的体力劳动和危险的环境中解放出来,可以帮人做更多的事，机器人可以帮助我们完成我们做得到和做不到的危险任务。

现在自治系统已经存在于相当数量的服务机器人中。这里的“自治系统”通常指的是服务机器人做出自动判断的能力，在什么情况下应该做什么事情。到目前为止，我们所能够接触到的服务机器人，比如机器人吸尘器、自动停车系统、飞机驾驶仪等都非常简单。这些系统虽然能够适应它们所处的环境，并且自动对环境变化进行应对，但是都是实现已经进行了编程录入，通过环境的变化来调取相应的命令。

服务机器人工作在与人共处、高度动态的复杂环境中，仅依靠自身配备的传感器和计算能力，无法从根本上解决机器人自主性差、智能水平低及成本高等一系列问题，阻碍了其推广应用。为此，本发明提供了一种基于云端的机器人调度系统及方法，实现对一个或多个机器人的遥操作。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于云端的机器人调度系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于云端的机器人调度系统，包括：

服务器端，提供用于输入任务请求的第一调度页面输入口或第二调度页面输入口，用于对所述任务请求的管理和调用，并根据所述服务器端预设的调度算法将调度信息发送至机器人端；

机器人端，根据所述调度系统需要或提供用于输入任务请求的第三调度页面输入口，用于对所述服务器端发来的所述调度信息进行解析后发起调度任务请求。

本发明中，所述服务器端还包括调度服务接口和用于处理所述调度服务接口发来的任务请求的调度算法模块，所述调度服务接口用于接收通过所述第一调度页面输入口或第二调度页面输入口或第三调度页面输入口输入的任务请求。

本发明中，所述服务器端还包括用于向所述机器人端发送所述调度信息的云端收发信息接口。

本发明中，所述机器人端还包括用于接收通过所述第三调度页面输入口和云端发来的任务请求的机器人端收发信息接口。

本发明中，所述机器人端还包括用于解析所述机器人端收发信息接口发来的调度信息的调度任务解析模块。

本发明还同时公开了一种基于云端的机器人调度方法，包括如下步骤：

S1.服务器端提供用于输入任务请求的第一调度页面输入口或第二调度页面输入口，对所述任务请求的管理和调用，并根据所述服务器端预设的调度算法将调度信息发送至机器人端；

S2.所述机器人端根据调度系统需要或提供用于输入任务请求的第三调度页面输入口，对所述服务器端发来的所述调度信息进行解析后发起调度任务请求。

本发明中，如果是智能调度的方式，步骤S2之前还包括：

S11.预设调度算法模块对所述任务请求进行计算，并将计算后的调度信息发送至所述机器人端的调度任务解析模块进行解析处理。

本发明中，步骤S11包括：

S111.所述预设调度算法模块将所述任务请求生成序列，并通过路径规划算法计算最优路径，生成导航目标点序列；

S112.根据所述导航目标点序列生成导航任务列表，并根据所述任务请求在所述导航任务列表中插入与所述任务请求对应的任务；

S113.所述预设调度算法模块将插入任务后的所述导航任务列表进行算法输出。

本发明中，在步骤S1之前还包括：

S0.同步所述机器人端的时间与所述服务器端的时间。

本发明中，步骤S0具体包括：

S01.机器人向服务器发起时间同步请求并记录其当前发送时间time1；

S02.所述服务器向所述机器人返回所述服务器接收时间time2和所述服务器响应时间time3；

S03.所述机器人接收到所述服务器发送的接收时间time2和响应时间time3，同时记录其接收时间time4；

S04.计算所述机器人与所述服务器通信的一个来回时间差time5，time5＝(time4-time1)-(time3-time2)；

S05.重复步骤S01～S04多次，计算多个time5的平均值作为一次回环时间；

S06.假设上下行时间相等，取所述一次回环时间的一半作为误差时间X，并设置机器人时间为所述误差时间X+服务器发送响应时间。

本发明的有益效果是，本发明可从总调度站、护士站通过web页面或者嵌入到平板的定制化页面下发调度任务或者可以从机器人身上的操作面板下发简易的调度任务，并让一个或多个机器人去执行该调度任务，从而实现基于云端对机器人的人工调度和智能调度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明所述基于云端的机器人调度系统架构图；

图2是本发明所述基于云端的机器人调度系统的智能调度实施例图；

图3是本发明所述基于云端的机器人调度系统的调度算法实施例图；

图4是本发明所述基于云端的机器人调度系统的调度任务解析模块实施例图；

图5是本发明所述基于云端的机器人调度系统的人工调度实施例图；

图6是本发明所述基于云端的机器人调度系统的时间同步流程图。

具体实施方式

本发明所述基于云端的机器人调度系统，用户可从总调度站、护士站通过web页面或者嵌入到平板的定制化页面下发调度任务，或者可以从机器人身上的操作面板下发简易的调度任务。下发调度任务有两种方式：智能调度和人工调度。

智能调度：用户只需要选择要到站的目的地和物品信息，机器人会通过调度系统收到任务列表，自主执行任务。

人工调度：用户自主创建任务列表，下发到机器人，机器人自主执行任务。

机器人在执行任务的过程中，碰到狭窄通道、电梯、自动门等特殊的同一时间只能通过一台机器人的道路场景时，还可以基于本发明所述云端系统设置相应的路段锁定机制，可以有效调度，避免路段阻塞。

图1是本发明所述基于云端的机器人调度系统架构图，如图所示。表示层13在本发明一个或多个实施例中可采用JSP/Servlet技术，用于构建用户界面展示数据用的；而业务逻辑层14在本发明一个或多个实施例中可采用Bean/EJB技术，用于处理业务逻辑，一般if判断，循环等；而数据持久层15在本发明一个或多个实施例中可采用JDBC技术，用于提供数据接口保存数据和访问数据的。

在服务端1的表现层13设有第一调度页面输入口3和第二调度页面输入口4，用于输入任务请求以便于智能调度。并在机器人端2的表现层13也同样设有第三调度页面输入口5，用于输入任务请求以便于人工调度。服务器端1，用于对所述任务请求的管理和调用，并根据所述服务器端1预设的调度算法将调度信息发送至机器人端2，机器人端2用于对服务器端发来的所述调度信息进行解析后，并根据该解析结果执行所述任务请求。

机器人端2可以通过http或websocket或socket等通信协议与其它设备(例如电梯、自动门等)连接，并由机器人执行对应的任务。

下面以智能调度和人工调度两个实施例来进行具体说明，图2是本发明所示基于云端的机器人调度系统的智能调度实施例图，如图2所示。

在服务器端1的第一调度页面输入口3(本发明一个或多个实施例是web调度页面)，或者在第二调度页面输入口4(本发明一个或多个实施例是护士站平板页面)设置任务请求：包括设置取货架地点、取货方式：自动/手动、放货架地点(快速选项：同取货地点、最终目的地点)、放货架时是否需要签收、货物大类型等。

也可以在机器人端2的第三调度页面输入口5设置任务请求：包括设置货物信息、选目的地列表、放货架地点(快速选项：同取货地点、最终目的地点)、放货架时是否需要签收等。然后点击“开始按钮”，由机器人端收发信息接口9将封装取货方式(例如设置为手动方式)和机器人编号等信息发送至云端收发消息接口8，并由云端收发消息接口8发送至调度算法模块7处理。

调度服务接口6收到该任务请求后，根据用户选择的物品大类型查询可运送该类物品的货架列表，在服务器端1的第一、第二调度页面输入口(3，4)选取货架编号，并在清单上选取目的地和填该目的地的货物信息，可以在清单上添加一个或多个货物信息。然后调度服务接口6收到所选取的清单信息后，根据用户选择的物品类型，该站可调度的机器人，自动选择一台可以托运该物品并且空闲的机器人。

在第一、第二调度页面输入口(3，4)点击“开始按钮”，调度服务接口6根据编号寻找在线机器人。如何寻找在线机器人是由调度算法模块7实现的，调度算法模块7根据取货目的地点、目的地点序列、放货架地点等生成任务序列，并将生成的路径序列保存到第一数据库11中。调度算法模块7将计算出的最优路径通过云端收发信息接口8向机器人端收发信息接口9发送对应编号机器人发消息。

具体地，图3是本发明所述基于云端的机器人调度系统的调度算法实施例图，如图所示。具体的，在本发明一个或多个实施例中，通过第三调度页面输入口5的用户输入模块输入任务请求，例如输入机器人编号、待取货货架编号、取货架地点、取货方式、目的地点序列、放货架地点、放货架时是否需要签收等信息，或者通过第一调度页面输入口3或第二调度页面输入口4的算法输入模块输入任务请求，例如输入待取货货架编号、取货架地点、取货方式、目的地点序列、放货架地点、放货架时是否需要签收、机器人当前位置、衡量指标：路径最短、时间最短等、网络拓扑结构等信息，调度算法模块7把取货架地点、目的地点序列、放货架地点拼接成一个序列。

其中，设置放货架时是否需要签收的步骤，包括不签收逻辑的操作流程与签收逻辑的操作流程。如果不签收逻辑，则到目的地后直接放货架就走，机器人回去充电；如果签收逻辑，则到目的地等待，直到有人签收后放货走人。

然后调度算法模块7根据机器人编号、机器人当前位置、衡量指标：路径最短、时间最短等、网络拓扑结构等信息，通过路径规划算法计算最优路径，生成导航目标点序列，再根据该导航目标点序列生成导航任务列表。最后根据上述任务请求的不同点性质在该导航任务列表中插入不同的任务，例如根据取货架地点、取货方式、货架编号生成取货任务插入到导航到取货架任务之后，例如在导航到锁校验点的任务后面，插入锁校验任务。最后，调度算法模块7将上述任务列表在算法输出模块中进行算法输出。

图2中，机器人端收发信息接口9(本发明一个或多个实施例是选用X86agent收发信息接口)，机器人端收发信息接口9接收云端消息，并将该消息发送至调度任务解析模块10处理，并将缓存、刷新任务列表保存在第二数据库12中，同时向驱动层16发出任务指令(驱动层16是用来连接硬件和操作系统的)，以实现导航、电梯、自动门、语音等驱动功能，并在物理设备层17执行对应任务(物理设备层17是与系统连接的各种设备)，例如导航运动硬件、语音等相关硬件。物理设备层17执行完任务后向调度任务解析模块10返回任务执行状态，任务解析模块10循环遍历执行任务。每个任务的执行状态都需要通过机器人端收发信息接口9向云端收发消息接口8上报。云端收发消息接口8接收到上报消息后，由调度服务接口6进行任务日志记录、展示等。

调度任务解析模块10的实施例图如图4所示，调度任务解析模块10的工作步骤包括：

(1)通过任务队列管理模块接收到云端的任务下发模块下发的任务序列，并根据任务类型缓存到对应类型任务的堆栈中，任务队列管理模块包括任务队列单元和定时任务单元。

(2)任务类型包括普通任务和定时任务，如果是普通任务，则调度任务解析模块10会将该任务缓存到任务队列单元中进行管理；如果是定时任务，则调度任务解析模块10会立即将该任务缓存到定时任务单元中。

(3)调度任务解析模块10会通过任务执行模块依次执行任务队列单元中的任务，同时调度任务解析模块10每隔预设Y秒会扫描一遍定时任务单元，发现有可执行的定时任务时，如果当前机器人没有任务，则会分发定时任务；如果当前机器人已有任务，则会根据定时任务和当前正在执行任务的优先级，分发优先级高的任务。

(4)调度任务解析模块10分发任务时，根据任务的类型及任务对应的任务执行模块，分发任务到对应的任务执行器，任务执行器包括自动回充电、语音任务、电源管理、地图、激光导航、底盘运动控制等任务执行器。

其中，所述任务解析模块包括实时控制模式(即图4中的手动控制模块)和任务执行模式。

实时控制模式是指云端操作人员通过云端的第一调度页面和第二调度页面所提供的“手动控制页面”进行输入操作，并通过云端的任务下发模块发送控制指令，远程控制机器人移动、执行任务。通过手动控制模块可以手动控制上述的所有任务执行器。

任务执行模式是指云端下发任务列表(该任务列表包括“普通任务”、“立即执行的任务和定时任务”，以及“到点执行的任务”)，机器人按照所述任务列表执行任务。

图5是本发明所示基于云端的机器人调度系统的人工调度实施例图，如图所示。人工调度的流程除了任务列表的生成方式且无调度算法参与路径规划以外，其他流程与智能调度工作流程相类似。

图6是本发明所述基于云端的机器人调度系统的时间同步流程图，如图所示。为了通过云端能够很好地调度机器人执行相应的任务，还需要设置时间同步服务器，用于同步服务器端和机器人端的时间。同步的步骤是：

步骤S1，机器人向服务器发起时间同步请求并记录其当前发送时间time1，本实施例中time1为10：00：00：000。

步骤S2，服务器向机器人返回服务器接收时间time2和该服务器响应时间time3，本实施例中time2为11：00：00：000，time3为11：00：01：000.

步骤S3，机器人接收到服务器发送的接收时间time2和响应时间time3，同时记录机器人接收时间time4，本实施例中time4为10:00:10:000。

步骤S4，计算机器人与服务器通信的一个来回时间差time5，本实施例中时间差是9000毫秒，该时间差是去掉所述服务器内部处理时间，即服务器端运行时间＝time3-time2；机器人端请求和响应的间隔时间＝time4-time1；计算的总公式是：机器人与服务器通信一个来回的时间差time5＝机器人端请求和响应的间隔时间-服务器端运行时间＝(time4-time1)-(time3-time2)＝(10:00:10:000-10:00:00:000)-(11:00:01:000-11:00:00:000)＝10:000-1:000＝9000毫秒。

步骤S5，重复步骤S1～S4多次，计算多个time5的平均值作为一次回环时间,例子中假设每次回环得到的时间都是9000毫秒。

步骤S6，假设上下行时间相等，取一次回环时间的一半作为误差时间X,例子中就是X＝9000毫秒/2＝4500毫秒。

步骤S7，设置机器人时间为服务器发送响应时间+误差时间X，例子中比如多次重复S4,最后一次服务器响应的时间是11:00:41:000,那么机器人同步的时间就是11:00:41:000+4:500＝11:00:45:500。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于云端的机器人调度系统，其特征在于，包括：

服务器端，提供用于输入任务请求的第一调度页面输入口或第二调度页面输入口，用于对所述任务请求的管理和调用，并根据所述服务器端预设的调度算法将调度信息发送至机器人端；

机器人端，根据所述调度系统需要或提供用于输入任务请求的第三调度页面输入口，用于对所述服务器端发来的所述调度信息进行解析后发起调度任务请求。

2.根据权利要求1所述的基于云端的机器人调度系统，其特征在于，所述服务器端还包括调度服务接口和用于处理所述调度服务接口发来的任务请求的调度算法模块，所述调度服务接口用于接收通过所述第一调度页面输入口或第二调度页面输入口或第三调度页面输入口输入的任务请求。

3.根据权利要求1或2所述的基于云端的机器人调度系统，其特征在于，所述服务器端还包括用于向所述机器人端发送所述调度信息的云端收发信息接口。

4.根据权利要求1所述的基于云端的机器人调度系统，其特征在于，所述机器人端还包括用于接收通过所述第三调度页面输入口和云端发来的任务请求的机器人端收发信息接口。

5.根据权利要求1或4所述的基于云端的机器人调度系统，其特征在于，所述机器人端还包括用于解析所述机器人端收发信息接口发来的调度信息的调度任务解析模块。

6.一种基于云端的机器人调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.服务器端提供用于输入任务请求的第一调度页面输入口或第二调度页面输入口，对所述任务请求的管理和调用，并根据所述服务器端预设的调度算法将调度信息发送至机器人端；

S2.所述机器人端根据调度系统需要或提供用于输入任务请求的第三调度页面输入口，对所述服务器端发来的所述调度信息进行解析后发起调度任务请求。

7.根据权利要求6所述的基于云端的机器人调度方法，其特征在于，如果是智能调度的方式，步骤S2之前还包括：

S11.预设调度算法模块对所述任务请求进行计算，并将计算后的调度信息发送至所述机器人端的调度任务解析模块进行解析处理。

8.根据权利要求6或7所述的基于云端的机器人调度方法，其特征在于，步骤S11包括：

S111.所述预设调度算法模块将所述任务请求生成序列，并通过路径规划算法计算最优路径，生成导航目标点序列；

S112.根据所述导航目标点序列生成导航任务列表，并根据所述任务请求在所述导航任务列表中插入与所述任务请求对应的任务；

S113.所述预设调度算法模块将插入任务后的所述导航任务列表进行算法输出。

9.根据权利要求6所述的基于云端的机器人调度方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：

S0.同步所述机器人端的时间与所述服务器端的时间。

10.根据权利要求9所述的基于云端的机器人调度方法，其特征在于，步骤S0具体包括：

S01.机器人向服务器发起时间同步请求并记录其当前发送时间time1；

S02.所述服务器向所述机器人返回所述服务器接收时间time2和所述服务器响应时间time3；

S03.所述机器人接收到所述服务器发送的接收时间time2和响应时间time3，同时记录其接收时间time4；

S04.计算所述机器人与所述服务器通信的一个来回时间差time5，time5＝(time4-time1)-(time3-time2)；

S05.重复步骤S01～S04多次，计算多个time5的平均值作为一次回环时间；

S06.假设上下行时间相等，取所述一次回环时间的一半作为误差时间X，并设置机器人时间为所述误差时间X+服务器发送响应时间。