CN110348749B - 货架的排队方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种货架的排队方法及系统，涉及物流自动化领域，其中，货架的排队方法，包括，预估工位排队区是否有空位；在预估有空位的情况下，在分配给所述工位排队区且未搬运的货架中选择一个货架，分配搬运任务给一个移动机器人；在所述移动机器人取到所述货架后，重新预估需求所述货架的所有工位排队区中是否至少有一个工位排队区有空位；在预估有空位的情况下，则控制所述移动机器人搬运所述货架到有空位的工位排队区，并在到达所述预估有空位的工位排队区附近的情况下，确定是否有空位腾出；在确定有空位腾出的情况下，控制所述移动机器人进入所述预估有空位的工位排队区。将排队调度扩展到全区域，克服固定排队区域可容纳机器人数量有限的缺陷。

Description

货架的排队方法及系统
技术领域
本发明涉及物流自动化领域，具体地，涉及一种货架的排队方法及系统。
背景技术
目前，物流自动化技术蓬勃发展，机器人货到人系统以其灵活柔性并且低成本的优势，在西方发达国家仓储行业中得到了广泛应用。传统仓库作业中，货架固定，作业人员需要行走到指定货位出才能进行作业。机器人货到人系统有别于传统作业方式，货架由移动机器人搬运到工作台，并进行排队，人员在工作台进行操作，无需行走，机器人货到人大大提高了人员作业效率。
现有的机器人货到人系统中，移动的货架可以多面放货，前后左右4面均可设置货位，而人工操作只能同时操作一面，因而需要对货架进行旋转。同时机器人需要携带货架排队，等待作业人员操作。现有机器人货到人系统中采用了固定排队区域设计，并固定转面区域进行货架转面操作，同时采用了弧线进入转面区方法。该方法缺点是固定排队区域可容纳机器人数量有限，不能容纳的机器人会停留在通道上阻碍其他机器人路径。排队路径相对固定，容易造成路径死锁。该方法中的转面区域固定，容易成为效率的瓶颈，当多个机器人需要转面是，排队的机器人等待转面区域的释放，以至于流通性变差。弧线路径进入旋转区需要的货架之间的余量较大，不利于提高仓库整体空间利用率。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种货架的排队方法系统，以实现提高货架搬运效率的优点。
为实现上述目的，本发明技术方案一方面，提供了一种货架的排队方法，包括，
预估工位排队区是否有空位；
在预估所述工位排队区有空位的情况下，在分配给所述工位排队区且未搬运的货架中选择一个货架，分配搬运任务给一个移动机器人，所述搬运任务为搬运所述货架；
在所述移动机器人取到所述货架后，重新预估需求所述货架的所有工位排队区中是否至少有一个工位排队区有空位；
在预估所述所有工位排队区中有至少一个工位排队区有空位的情况下，则控制所述移动机器人搬运所述货架到其中任意一个有空位的工位排队区，并在所述移动机器人搬运所述货架到达所述预估有空位的工位排队区附近的情况下，确定在所述预估有空位的工位排队区是否有空位腾出；
在确定所述预估有空位的工位排队区有空位腾出的情况下，控制所述移动机器人进入所述预估有空位的工位排队区。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括：
在预估所述所有工位的工位排队区中都没有空位的情况下，控制所述移动机器人在原地排队等待。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括：
在确定所述预估有空位的工位排队区未有空位腾出的情况下，控制所述移动机器人到移动机器人密度低且不阻碍其他移动机器人路径的位置排队等待，或者，控制所述移动机器人到另一个需求所述货架的工位排队区。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
在控制所述移动机器人进入所述预估有空位的工位排队区后，实时判断在所述移动机器人的前方是否有空位腾出，在确定所述移动机器人的前方未有空位腾出的情况下，控制所述移动机器人原地排队等待，在确定所述移动机器人的前方有空位腾出的情况下，控制所述移动机器人向前方空位移动，直到所述移动机器人移动到工位前的操作点。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述预估工位排队区是否有空位包括：
在当前正在为所述工位排队区送货架的移动机器人的数量小于所述工位排队区大小的情况下，确定所述工位排队区有空位；
在当前正在为所述工位排队区送货架的移动机器人的数量大于或等于所述工位排队区大小的情况下，计算所述工位排队区腾出一个空位的时间，在所述时间小于新分配移动机器人到达所述工位排队区的时间的情况下，确定所述工位排队区有空位。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括：
对优选级高或不需要旋转的货架优先插队到所述预估有空位的工位排队区。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括：
在所述移动机器人移动到工位前的操作点之后，根据所述货架操作时间判断所述移动机器人下一步动作是否放下所述货架，在确定所述货架的操作时间超过所述移动机器人执行下一个任务的时间的情况下，控制所述移动机器人在所述操作点将所述货架放下，并继续执行下一个任务，待所述货架操作完成后，再分配一个移动机器人取走所述货架。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括：
在确定所述货架的操作时间不超过所述移动机器人执行下一个任务的时间的情况下，控制所述移动机器人不放下所述货架并在操作点等待所述货架操作完成。
本发明技术方案另一方面，还提供了一种货架的排队系统，包括，
移动机器人：用于搬运货架；
服务器：与移动机器人通信连接，设置为运行本申请方案的货架的排队方法对移动机器人和货架进行调度配置；
其中，移动机器人搬运货架在所述工位排队区缓存排队等待工人作业，货架设置放置商品的货位，且能被移动机器人搬运。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
所述移动机器人，为轮式驱动的小车，具备顶升机构，具有直线行走、弧线行走和原地转弯动作能力。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
所述顶升机构与小车本体独立运动，实现小车本体不动，顶升机构下降和顶升动作；小车本体不动，顶升机构旋转；小车本体和顶升机构锁死，以相同速度旋转；小车本体和顶升机构同时以不同速度旋转。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括：
货架区：用于存放货架；
工位：工人作业位置。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述工位排队区的布局方式包括：
双工位对称布局、双工位并列布局和无特定旋转区排队布局中的任意一种或多种组合。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
在所述双工位对称布局中，所述工位排队区包括两个矩形旋转区以及分别围绕在所述两个矩形旋转区四周的矩形排队通道，且两个矩形排队通道共用一个矩形边的通道，所述两个矩形排队通道上分别设置有一个入口位置、一个操作点、多个供机器人从排队通道进入旋转区的位置、多个供机器人从旋转区返回排队通道的位置以及一个出口位置，所述两个矩形排队通道上的操作点对称设置。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
在所述双工位并列布局中，所述工位排队区包括两个矩形旋转区以及分别围绕在所述两个矩形旋转区四周的矩形排队通道，所述两个矩形排队通道上分别设置有一个入口位置、一个操作点、多个供机器人从排队通道进入旋转区的位置、多个供机器人从旋转区排队返回排队通道的位置以及一个出口位置，所述两个矩形排队通道上的操作点并列设置。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
在无特定旋转区排队布局中，所述工位排队区包括至少一行排队通道，所述至少一行排队通道同时用作货架旋转区，所述至少一行排队通道上设置有一个操作点、一个出口位置以及多个入口位置。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
所述出口位置设定多个方向，以允许所述移动机器人在操作完成需要再旋转所述货架的情况下，所述移动机器人能够从所述出口位置再次进入工位排队区，或者能够从所述出口位置离开工位排队区，并经过外部路径再次回到工位排队区。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
所述工位排队区包括多个操作点，多个操作点呈一字排列，且每个操作点作为入口位置和出口位置，操作点为移动机器人搬运货架等待工人作业的位置。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
所述双工位并列布局中，根据所述货架的操作面确定双工位中操作所述货架的工位，控制所述移动机器人到达操作所述货架的工位对应的操作点。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明的技术方案，从整体效率出发，采用全区域排队策略，即在分配任务的同时，将机器人排队调度扩展到全区域，排队从为机器人分配任务时即开始，实时监控工位排队区域的机器人任务时间和机器人数量，决定是否分配新机器人取货架并送到工位。从而克服了固定排队区域可容纳机器人数量有限的缺陷，同时将货架旋转提炼成一个任务，根据需要灵活动态设置路径旋转点，且可在多个位置进行货架旋转；并可通过工位对称设计，减少货架旋转任务需求。从而克服旋转区域固定，容易成为瓶颈，当多个移动机器人需要转面时，排队的机器人等待旋转区域的释放，以至于流通性变差的缺陷，从而达到提高货架搬运效率的目的。
2、排队路径增加多方向，避免死锁。
3、排队有插队机制，优先级高或者不需要旋转的货架设置插队路径，进一步提高效率。
4、在工位区域设置多个操作点，对于操作时间长的货架，机器人可放下后继续其他工作，操作完成后机器人再将货架取走，同时补充另一个货架，进一步提高效率。
5、工位对称布局，在分配任务时避免货架旋转任务的产生，进一步提高效率。
6、旋转区内采用直线与弧线相切路径或折线路径进行货架旋转，使货架正常进入旋转点时减小纯弧线路径情况下货架与货架之间的预留间隙，可以在相同大小的单元格下，货架尺寸能更大，提高仓库空间利用率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例所述的货架的排队和旋转方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的根据订单要求，为搬运工具规划搬运工具搬运货架的路径,并实时调整所述搬运工具的运行路径的流程图；
图3为本发明实施例所述的对货架进行旋转操作的流程图；
图4为本发明实施例所述的货架的俯视结构示意图；
图5为本发明实施例所述的双工位对称布局的结构示意图；
图6为本发明实施例所述的并列布局的结构示意图；
图7为本发明实施例所述的无特定旋转区排队方式的结构示意图；
图8为本发明实施例所述的多操作点的工位的结构示意图；
图9为本发明实施例所述的在旋转区采用直线加圆弧路径旋转的示意图；
图10为本发明实施例所述的货架的排队和旋转装置的结构框图；
图11为本发明实施例所述的货架的排队和旋转系统的结构框图。
具体实施方式
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
通道：场地中机器人搬运货架可行走的区域。
工位排队区：在工人作业位置附近设定的区域，机器人搬运货架在该区域缓存排队等待工人作业。
货架：可被移动机器人搬运的正方形或者长方形货架。货架可分多层，每层的四个方向(即货架的四个面)均可设置货位。
如图1所示，一种货架的排队和旋转方法，包括，
步骤S101：搬运任务分配的同时，对搬运货架的搬运工具进行排队调度，排队调度从分配任务时即开始；
步骤S102：根据订单要求，为搬运工具规划搬运工具搬运货架的路径,并实时调整所述搬运工具的运行路径；
步骤S103：在搬运任务分配至搬运任务完成的运行路径内，对所述货架所处的周围环境进行实时探测；
步骤S104：如探测到所述货架所处的周围环境适合旋转，则对货架进行旋转操作。
作为一种可选的实施方式，
搬运工具为移动机器人。
作为一种可选的实施方式，搬运任务分配的同时，对移动机器人进行排队调度，包括：实时监控工位排队区域的移动机器人的任务时间和数量，决定是否分配新移动机器人搬运货架至工位。如工位排队区域的移动机器人的任务时间和数量处于满负荷状态则不再分配新移动机器人，即暂缓分配新的搬运任务。
作为一种可选的实施方式，上述搬运任务分配时，包括对优选级高或不需要旋转的货架进行优先插队调度。即不需要对货架进行转面操作的移动机器人，或优先级高的移动机器人，可以直接规划最近路径插入到离操作位置最近的单元格，优先级低的机器人等待。
作为一种可选的实施方式，搬运任务分配时，还包括，减少对货架进行旋转操作的调度。即对称工位布局情况下。在分配任务时，假设某个货架需要R面呈现到工人，在一号工位需要旋转货架，但是在于一号工位镜像的二号工位，货架不需要旋转，则可将产生该货架任务的订单分配到二号工位。如图4所示。
作为一种可选的实施方式，上述搬运任务分配时，包括，根据搬运任务中任务的属性对搬运任务分配相应的工位排队路径布局方式。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
工位排队路径布局方式，包括双工位对称布局方式、并列布局方式和无特定旋转区排队方式和多操作点布局方式。
如图5所示，双工位对称布局：1～12单元格中间的区域为转面区。8或9作为移动机器人停靠等待工人操作位置。10为排队区出口。不旋转货架的移动机器人的路径为：1→4→7→9，或者为12→5→7→9。需要旋转货架的移动机器人可以从11、12、2、3进入旋转区，从旋转区可以到5、6、8、9，根据排队空位决定。需要旋转货架的移动机器人，也可以在4号位置旋转，作为工位排队区的第二个旋转点，增加多个移动机器人需要旋转时的效率。在4位置旋转前，锁定4位置前后左右单元格，保证货架旋转安全。
如图6所示，并列布局：这种布局方式下1～12为排队路径，可以是顺时针排队，也可以是逆时针排队。1～12单元格中间为旋转区域。不旋转货架的移动机器人的路径为：1→4→6，或者为12→5→6。需要转面操作的移动机器人，2、11、12作为进入旋转区的单元格，3、5、6为出旋转区的单元格。在6号位置移动机器人停靠等待工人作业。10为排队区出口。排队区域可以相邻排布，也可以间隔几个单元格排布。需要旋转货架的移动机器人，也可以在4号位置旋转，作为工位排队区的第二个旋转点，增加多个移动机器人需要旋转时的效率。在4位置旋转前，锁定4位置前后左右单元格，保证货架旋转安全。
如图7所示，无特定旋转区排队方式：操作位置在8位置。10为排队区出口。1～8位置均可作为排队区的货架旋转位置。移动机器人旋转货架前系统锁定周围前后左右四个单元格，不允许其他移动机器人进入，保证旋转安全。无特定旋转区的排队方式不限于2行5列布局，可根据需求进行增减。
作为一种可选的实施方式，如图8所示，对于多操作点的工位设计，采用一字型，每个操作点移动机器人可以单独进入和离开。在这种操作位中，移动机器人在到达操作点过程中不需要排队等待另一个移动机器人。操作点的个数不限制。在周围单元格没有被占用情况下，移动机器人可在操作点旋转货架；在移动机器人到达操作点的路径过程中，移动机器人可申请周围单元格完成货架旋转任务。根据货架操作时间决定移动机器人放下货架或者等待操作完。如果货架操作时间超过移动机器人执行下一个任务时间，移动机器人可将货架放下，继续执行下一个任务。待货架操作完成后，系统再分配移动机器人来取走货架。
作为一种可选的实施方式，如图5、图6和图7所示，在双工位对称布局方式、并列布局方式和无特定旋转区排队方式中，为避免排队移动机器人出现头尾相接死锁情况。出口位置10号设定多个方向，如操作完成需要再进行旋转货架，移动机器人能从出口位置10号再次进入工位排队区，也能从出口位置10号离开工位排队区，经过外部路径再次回到工位排队区。
作为一种可选的实施方式，在搬运任务分配至搬运任务完成的过程中对货架进行旋转操作，即在搬运任务分配至搬运任务完成的过程中实时对货架所处的环境进行检验，当货架所处的环境满足旋转条件时即进行旋转。
作为一种可选的实施方式，如图2所示，根据订单要求，为搬运工具规划搬运工具搬运货架的路径,并实时调整所述搬运工具的运行路径，包括：
步骤S201:预估工位排队区空位；
步骤S202:如预估工位排队区有空位，即如果工位排队区有空位或者预估存在可能性工位，则在该工位排队区的未搬取的货架中选择一个货架并分配一个移动机器人搬取该货架；
步骤S203:移动机器人取到货架后，从新预估工位排队区空位，对于需求该货架的所有工位均进行预估，如果预估有空位则开始搬运货架，如果预估没有空位，则在原地排队等待；
步骤S204:当货架到达临近工位排队区附近时，如果工位排队区空闲位置未腾出，则选择移动机器人密度低且不阻碍其他移动机器人路径的位置排队等待，或者送货架到另一个需要该货架的工位，如果工位排队区有空位腾出则进入工位排队区；
步骤S205:在工位排队区实时判断前方有空位腾出时，向工位移动，否者原地排队等待。
作为一种可选的实施方式，步骤S201，预估工位排队区空位具体为：如果当前正在为某工位送货架的移动机器人的数量(含工位排队区内部移动机器人数量)小于该工位排队区大小，则可肯定有空位。否者计算工位排队区末尾的移动机器人腾出一个空位的时间，该时间为排在其之前的所有移动机器人移动一步时间和排在队首的货架停留操作时间之和，如果此时间小于新分配移动机器人到达工位排队区的时间，则预估存在可能性空位。
作为一种可选的实施方式，如探测到所述货架所处的周围环境适合旋转，则对货架进行旋转操作中对货架进行旋转操作中，对货架进行旋转操作包括三种方式，具体为：在搬运的路径上旋转，在工位排队区设定的旋转点旋转，以及在操作点原地旋转。
作为一种可选的实施方式，如图3所示，在搬运任务分配至搬运任务完成的运行路径内，对货架所处的周围环境进行实时探测，如探测到所述货架所处的周围环境适合旋转，则对货架进行旋转操作，具体为包括：
步骤S301：判断货架是否需要旋转，如不需要旋转则直接优先规划路径，如需要旋转则进行步骤S302；
步骤S302：在移动机器人路径行走过程中，检测前方路径点附近单元格是否被占用，如果能同时申请到前方路径的周围相邻单元格，则将该路径点作为旋转点；
步骤S303：移动机器人到达设置的旋转点时，占用周围单元格，如果占用成功则进行货架旋转，货架旋转完成后释放周围单元格的占用，如果未占用成功则继续行走；
步骤S304：当移动机器人到达工位前，如果未在路径上对货架进行旋转操作，则进入工位设定的旋转区进行旋转；
步骤S305：完成旋转的货架如果还需要旋转，则在原地判断是否能占用周围单元格，如果能占用则在原地旋转，如果不能占用则再次进入工位排队区，继续排队并进入设定的旋转点进行货架旋转。
作为一种可选的实施方式，旋转区内采用直线与弧线相切路径或折线路径进行货架旋转。在进入特定旋转区域时，如果采用一整段弧线，需要货架之间的余量较大。采用直线于弧线相切方式，在直线段货架保持与相邻货架角度平行。采用折线路径方式，货架始终与相邻货架平行。采用直线加圆弧方式或者折线方式，使货架正常进入旋转点时减小纯弧线路径情况下货架与货架之间的预留间隙，可以在相同大小的单元格下，货架尺寸能更大，提高仓库空间利用率。如图9所示。
本发明技术方案另一方面，如图10所示，提供了一种货架的排队和旋转装置，包括，
排队调度单元：搬运任务分配的同时，对搬运货架的搬运工具进行排队调度；
路径调整单元：根据订单要求，为所述搬运工具规划搬运工具搬运货架的路径,并实时调整所述搬运工具的运行路径；
环境探测单元：在搬运任务分配至搬运任务完成的运行路径内，对所述货架所处的周围环境进行实时探测；
旋转操作单元：如探测到所述货架所处的周围环境适合旋转，则对货架进行旋转操作。
作为一种可选的实施方式，搬运工具为移动机器人。
作为一种可选的实施方式，排队调度单元，包括搬运分配模块：实时监控工位排队区域的搬运工具的任务时间和数量，决定是否分配新搬运工具搬运货架至工位。
作为一种可选的实施方式，排队调度单元，包括插队模块：对优选级高或不需要旋转的货架进行优先插队调度。
作为一种可选的实施方式，排队调度单元，包括优化调度模块：在搬运任务分配时，减少对货架进行旋转操作的调度。
作为一种可选的实施方式，排队调度单元，还包括，排队路径布局分配模块：根据搬运任务中任务的属性对搬运任务分配相应的工位排队路径布局方式。
作为一种可选的实施方式，工位排队路径布局方式，包括双工位对称布局方式、并列布局方式和无特定旋转区排队方式和多操作点布局方式。
作为一种可选的实施方式，多操作点布局方式中，搬运工具在到达操作点过程中不需要排队等待另一个搬运工具，在搬运工具周围单元格没有被占用情况下，搬运工具能在操作点对货架进行旋转操作；在搬运工具到达操作点的路径过程中，搬运工具能申请周围单元格完成货架旋转任务；
并根据货架操作时间来判断搬运工具下一步动作是放下货架或者等待操作完，如货架操作时间超过搬运工具执行下一个任务时间，搬运工具则将货架放下，继续执行下一个任务，待货架操作完成后，再分配搬运工具来取走货架，如货架操作时间不超过搬运工具执行下一个任务时间，搬运工具则等待操作完成。
作为一种可选的实施方式，在双工位对称布局方式、并列布局方式和无特定旋转区排队方式中，出口位置设定多个方向，如操作完成需要再进行旋转货架，搬运工具能从出口位置再次进入工位排队区，也能从出口位置离开工位排队区，经过外部路径再次回到工位排队区。
作为一种可选的实施方式，旋转操作单元，包括实时检验模块：即在搬运任务分配至搬运任务完成的过程中实时对货架所处的环境进行检验，当货架所处的环境满足旋转条件时即进行旋转。
作为一种可选的实施方式，路径调整单元，包括：
预估模块：预估工位排队区空位；
选择模块：如预估工位排队区有空位，则在该工位排队区的未搬取的货架中选择一个货架并分配一个搬运工具搬取该货架；
评估模块：搬运工具取到货架后，从新预估工位排队区空位，对于需求该货架的所有工位均进行预估，如果预估有空位则开始搬运货架，如果预估没有空位，则在原地排队等待；
第一路径规划模块：当货架到达临近工位排队区附近时，如果工位排队区空闲位置未腾出，则选择搬运工具密度低且不阻碍其他搬运工具路径的位置排队等待，或者送货架到另一个需要该货架的工位，如果工位排队区有空位腾出则进入工位排队区；
判断模块：在工位排队区实时判断前方有空位腾出时，向工位移动，否者原地排队等待。
作为一种可选的实施方式，预估模块中预估工位排队区空位具体为：如果当前正在为某个工位送货架的搬运工具的数量小于该工位排队区大小，则肯定有空位，否者计算工位排队区末尾的搬运工具腾出一个空位的时间，如果此时间小于新分配搬运工具到达工位排队区的时间，则预估存在空位。
作为一种可选的实施方式，旋转操作单元，对货架进行旋转操作包括三种方式，具体为：在搬运的路径上旋转，在工位排队区设定的旋转点旋转，以及在操作点原地旋转。
作为一种可选的实施方式，环境探测单元和旋转操作单元工作步骤具体为：
环境探测单元，包括检测模块、第一旋转判断模块、第二旋转判断模块和第三旋转判断模块。
在搬运工具路径行走过程中，检测前方路径点附近单元格是否被占用，如果能同时申请到前方路径的周围相邻单元格，则将该路径点作为旋转点；
搬运工具到达设置的旋转点时，占用周围单元格，如果占用成功则进行货架旋转，货架旋转完成后释放周围单元格的占用，如果未占用成功则继续行走。
当搬运工具到达工位前，如果未在路径上对货架进行旋转操作，则进入工位设定的旋转区进行旋转；
完成旋转的货架如果还需要旋转，则在原地判断是否能占用周围单元格，如果能占用则在原地旋转，如果不能占用则再次进入工位排队区，继续排队并进入设定的旋转点进行货架旋转。
作为一种可选的实施方式，旋转区内采用直线与弧线相切路径或折线路径进行货架旋转。
本发明技术方案另一方面，如图11所示，还提供了一种货架的排队和旋转系统，包括，
搬运工具：用于搬运货架；
货架：用于设置放置商品的货位，且能被搬运工具搬运；
货架区：用于存放货架；
服务器：运行本技术方案的货架的排队和旋转方法对搬运工具和货架进行调度配置。
作为一种可选的实施方式，搬运工具，为移动机器人。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，
移动机器人，为轮式驱动的小车，具备顶升机构，具有直线行走、弧线行走和原地转弯动作能力。
作为一种可选的实施方式，顶升机构与小车本体独立运动，实现小车本体不动，顶升机构下降和顶升动作；小车本体不动，顶升机构旋转；小车本体和顶升机构锁死，以相同速度旋转；小车本体和顶升机构同时以不同速度旋转。
作为一种可选的实施方式，还包括，工位和工位排队区；
工位(工位)：工人作业位置；
工位排队区：在工人作业位置附近设定的区域，搬运工具搬运货架在该区域缓存排队等待工人作业。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些。
实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离发明构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
包括技术和科学术语的在这里使用的术语具有与本领域技术人员通常理解的术语相同的含义，只要不是不同地限定该术语。应当理解在通常使用的词典中限定的术语具有与现有技术中的术语的含义一致的含义。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种货架的排队方法，其特征在于：包括，
预估工位排队区是否有空位，所述工位排队区是在工人作业位置附近设定的区域，机器人搬运货架在该区域缓存排队等待工人作业；
在预估所述工位排队区有空位的情况下，在分配给所述工位排队区且未搬运的货架中选择一个货架，分配搬运任务给一个移动机器人，所述搬运任务为搬运所述货架；
在所述移动机器人取到所述货架后，重新预估需求所述货架的所有工位排队区中是否至少有一个工位排队区有空位；
在预估所述所有工位排队区中有至少一个工位排队区有空位的情况下，则控制所述移动机器人搬运所述货架到其中任意一个有空位的工位排队区，并在所述移动机器人搬运所述货架到达所述预估有空位的工位排队区附近的情况下，确定在所述预估有空位的工位排队区是否有空位腾出；
在确定所述预估有空位的工位排队区有空位腾出的情况下，控制所述移动机器人进入所述预估有空位的工位排队区；
在控制所述移动机器人进入所述预估有空位的工位排队区后，实时判断在所述移动机器人的前方是否有空位腾出，在确定所述移动机器人的前方未有空位腾出的情况下，控制所述移动机器人原地排队等待，在确定所述移动机器人的前方有空位腾出的情况下，控制所述移动机器人向前方空位移动，直到所述移动机器人移动到工位前的操作点；
在所述移动机器人移动到工位前的操作点之后，根据所述货架操作时间判断所述移动机器人下一步动作是否放下所述货架，在确定所述货架的操作时间超过所述移动机器人执行下一个任务的时间的情况下，控制所述移动机器人在所述操作点将所述货架放下，并继续执行下一个任务，待所述货架操作完成后，再分配一个移动机器人取走所述货架。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在预估所述所有工位的工位排队区中都没有空位的情况下，控制所述移动机器人在原地排队等待。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
在确定所述预估有空位的工位排队区未有空位腾出的情况下，控制所述移动机器人到移动机器人密度低且不阻碍其他移动机器人路径的位置排队等待，或者，控制所述移动机器人到另一个需求所述货架的工位排队区。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述预估工位排队区是否有空位包括：
在当前正在为所述工位排队区送货架的移动机器人的数量小于所述工位排队区大小的情况下，确定所述工位排队区有空位；
在当前正在为所述工位排队区送货架的移动机器人的数量大于或等于所述工位排队区大小的情况下，计算所述工位排队区腾出一个空位的时间，在所述时间小于新分配移动机器人到达所述工位排队区的时间的情况下，确定所述工位排队区有空位。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对优选级高或不需要旋转的货架优先插队到所述预估有空位的工位排队区。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在确定所述货架的操作时间不超过所述移动机器人执行下一个任务的时间的情况下，控制所述移动机器人不放下所述货架并在操作点等待所述货架操作完成。
7.一种货架的排队系统，其特征在于：包括，
移动机器人：用于搬运货架；
服务器：与移动机器人通信连接，设置为运行权利要求1至权利要求6任一项所述的货架的排队方法对移动机器人和货架进行调度配置；
其中，移动机器人搬运货架在所述工位排队区缓存排队等待工人作业，货架设置放置商品的货位，且能被移动机器人搬运。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述移动机器人，为轮式驱动的小车，具备顶升机构，具有直线行走、弧线行走和原地转弯动作能力。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述顶升机构与小车本体独立运动，实现小车本体不动，顶升机构下降和顶升动作；小车本体不动，顶升机构旋转；小车本体和顶升机构锁死，以相同速度旋转；小车本体和顶升机构同时以不同速度旋转。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括，
货架区：用于存放货架；
工位：工人作业位置。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述工位排队区的布局方式包括：
双工位对称布局、双工位并列布局和无特定旋转区排队布局中的任意一种或多种组合。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，在所述双工位对称布局中，所述工位排队区包括两个矩形旋转区以及分别围绕在所述两个矩形旋转区四周的矩形排队通道，且两个矩形排队通道共用一个矩形边的通道，所述两个矩形排队通道上分别设置有一个入口位置、一个操作点、多个供机器人从排队通道进入旋转区的位置、多个供机器人从旋转区返回排队通道的位置以及一个出口位置，所述两个矩形排队通道上的操作点对称设置。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，在所述双工位并列布局中，所述工位排队区包括两个矩形旋转区以及分别围绕在所述两个矩形旋转区四周的矩形排队通道，所述两个矩形排队通道上分别设置有一个入口位置、一个操作点、多个供机器人从排队通道进入旋转区的位置、多个供机器人从旋转区排队返回排队通道的位置以及一个出口位置，所述两个矩形排队通道上的操作点并列设置。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，在无特定旋转区排队布局中，所述工位排队区包括至少一行排队通道，所述至少一行排队通道同时用作货架旋转区，所述至少一行排队通道上设置有一个操作点、一个出口位置以及多个入口位置。
15.根据权利要求12-14任一项所述的系统，其特征在于，所述出口位置设定多个方向，以允许所述移动机器人在操作完成需要再旋转所述货架的情况下，所述移动机器人能够从所述出口位置再次进入工位排队区，或者能够从所述出口位置离开工位排队区，并经过外部路径再次回到工位排队区。
16.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述工位排队区包括多个操作点，多个操作点呈一字排列，且每个操作点作为入口位置和出口位置，操作点为移动机器人搬运货架等待工人作业的位置。
17.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述双工位并列布局中，根据所述货架的操作面确定双工位中操作所述货架的工位，控制所述移动机器人到达操作所述货架的工位对应的操作点。
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