CN112180919A

CN112180919A - 一种仓储系统中的机器人运行路径规划方法、装置及系统

Info

Publication number: CN112180919A
Application number: CN202010994407.6A
Authority: CN
Inventors: 郝文育
Original assignee: Suzhou Mushiny Intelligence Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Mushiny Intelligence Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2040-09-21
Also published as: CN112180919B

Abstract

本发明公开了一种仓储系统中的机器人运行路径规划方法、装置及系统，其中方法包括：构建货架布局的拓扑图；根据目标置货位的位置数据得到可满足单次最大存货量的目标巷道数据；其中，所述目标巷道数据包括一条巷道或由多条巷道构成的巷道组合；控制机器人至所述目标巷道数据包含的各巷道中取、放货。本发明的仓储系统中的机器人运行路径规划方法、装置及系统，通过构建拓扑图以及设置拓扑图内各巷道及通道的运行规则，使得机器人在货架之间可有序运行，另外以机器人的单次最大存货量为参照对巷道进行选择，有利于减少机器人规划了较优运行路径，减少机器人的移动距离，提高机器人的流转效率。

Description

一种仓储系统中的机器人运行路径规划方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及仓储物流技术领域，特别是涉及一种仓储系统中的机器人运行路径规划方法、装置及系统。

背景技术

现有一种机器人，其上具有储存架，储存架上具有多个可存储货物(此处货物可以是装有货物的料箱或具体的货物，优选为前者)的存储位，仓库中，设置有方形阵列设置的多个货架，货架的至少一个侧面(优选为两个侧面)设置有置货位。

机器人根据WMS的指令，把货物从交接点位先搬到机器人的存储位上(可以保存多个)，然后再把货物放置到货架上的空闲置货位上(即放货操作)，或者从货架的置货位上把所需要的料箱从货架上取下来(即取货操作)，暂存在机器人的储存架上(可以保存多个)，然后运送到工作站，由工人进行拣货。

当前通过具有储存架的机器人进行取、放货时，由于目标货物位置具有随机性，机器人按照货单依次执行取、放货操作的话作业效率很低，且由于货架之间可供机器人行走的道路较窄，在多个机器人执行作业时易造成拥堵，进一步降低作业效率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可提高机器人作业效率的仓储系统中的机器人运行路径规划方法、装置及系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明的仓储系统中的机器人运行路径规划方法，所述方法包括：

构建货架布局的拓扑图；其中，所述拓扑图包括横向设置的、单向行驶的巷道以及纵向设置的、双向行驶的通道，所述巷道的至少单侧具备置货位，所述通道的至少单侧具备货架，每个所述巷道的两端均为路径点；

根据目标置货位的位置数据得到可满足单次最大存货量的目标巷道数据；其中，所述目标巷道数据包括一条巷道或由多条巷道构成的巷道组合；

控制机器人至所述目标巷道数据包含的各巷道中取、放货。

进一步地，所述根据目标置货位的位置数据得到可满足单次最大存货量的目标巷道数据包括：

判断是否存在一条所述巷道包含的目标置货位的数量大于或等于所述单次最大存货量；

若存在，则将满足条件的巷道作为所述目标巷道数据；

若不存在，选择满足总目标置货位数量大于或等于所述单次最大存货量的多条巷道列入所述目标巷道数据。

进一步地，所述选择满足总目标置货位数量大于或等于所述单次最大存货量的多条巷道列入所述目标巷道数据包括：

根据各所述巷道中所包含的目标置货位的数量对各所述巷道进行降序排列得到巷道序列；

按序将所述巷道序列中的前面多个巷道所包含的目标置货位的数量进行求和，直至所得的和大于或等于所述单次最大存货量；

将参与求和的巷道作为目标巷道列入所述目标巷道数据。

进一步地，所述控制机器人至所述目标巷道数据包含的各巷道中取、放货包括：

规划从所述机器人当前所在位置经过各所述目标巷道并到达目的地的最优路径；

控制所述机器人循所述最优路径行走并沿途对目标置货位进行取、放货操作。

进一步地，所述规划从所述机器人当前所在位置经过各所述目标巷道并到达目的地的最优路径包括：

列举可遍历各所述目标巷道的备选路径；

统计所述机器人循各所述备选路径行走时的各指标值；

根据所述指标值得到最优路径。

进一步地，所述指标包括行驶距离与拐弯次数，所述根据所述指标值得到最优路径包括：

计算各指标值及各指标值对应的权重的乘积和；

对所有所述备选路径对应的乘积和进行排序；

选取乘积和最小的备选路径作为最优路径。

一种机器人运行路径规划装置，其包括：

构建模块，其用于构建货架布局的拓扑图；其中，所述拓扑图包括横向设置的、单向行驶的巷道以及纵向设置的、双向行驶的通道，所述巷道的至少单侧具备置货位，所述通道的至少单侧具备货架，每个所述巷道与其两端的所述通道的交叉位置构成路径点；

规划模块，其用于根据目标置货位的位置数据得到可满足单次最大存货量的目标巷道数据；其中，所述目标巷道数据包括一条巷道或由多条巷道构成的巷道组合；以及

控制模块，其用于控制机器人至所述目标巷道数据包含的各巷道中取、放货。

一种机器人运行路径规划系统，其包括其包括存储器与控制器，所述存储器内存储有可执行程序，所述控制器可运行所述可执行程序以实现如上述的仓储系统中的机器人运行路径规划方法。

有益效果：本发明的仓储系统中的机器人运行路径规划方法、装置及系统，通过构建拓扑图以及设置拓扑图内各巷道及通道的运行规则，使得机器人在货架之间可有序运行，另外以机器人的单次最大存货量为参照对巷道进行选择，有利于减少机器人规划了较优运行路径，减少机器人的移动距离，提高机器人的流转效率。

附图说明

附图1为仓储系统中的机器人运行路径规划方法的流程示意图；

附图2为货架的布局及巷道的示意图；

附图3为通道的示意图；

附图4为货架区的拓扑图；

附图5为一实施例中目标置货位的分布图；

附图6为一实施例中规划的最优路径图；

附图7为机器人运行路径规划装置的构成示意图；

附图8为机器人运行路径规划系统的构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明中，优选以如专利201921066894.9所示的料箱机器人为例进行说明，当然也可以是其他形式的具有存储功能的机器人。本发明的仓储系统中，货架区内呈方形阵列设置有货架，货架为长条形，货架的长度方向的两侧均具有置货位，置货位用于安放料箱，料箱内可装载商品。仓储系统还包括上述料箱机器人以及工作站，工作站内有分拣员工或分拣机器人用于对料箱机器人取过来的料箱进行分拣。本发明中所述的机器人不限于上述料箱机器人，也可以是其他形态的机器人，机器人取、放的对象也不限于是料箱，也可以是具体的商品。

在考虑入库或出库的场景中，有一辆机器人根据业务需要要去拿取或放回多个料箱(设定这些料箱拿取任务的优先级是相同的)，这些料箱分布在仓库里面的多个地方，它每一次最多只能搬运有限数量的料箱，比如6个，那么本发明的问题是：如何在多个待处理的料箱里面，找到最佳的6个料箱，作为一次调度任务，让机器人去执行，目标是尽可能提升机器人的流转效率。然后等这次调度任务完成之后，待处理的料箱数量又会发生变化，然后再一次地进行上述的路径优化。因此整个过程其实是一个不断进行的动态优化的过程。

基于上述仓储系统，本发明提供了一种仓储系统中的机器人运行路径规划方法，该方法优选由仓储系统的调度中心执行，调度中心可与各机器人通信以获取各机器人的位置数据以及向机器人分派任务，调度中心也可与工作站通信以获取工作站的任务列表以及向工作站分派订单，如附图1所示，所述方法包括如下步骤S101-S103：

步骤S101，构建货架布局的拓扑图；其中，所述拓扑图包括横向设置的、单向行驶的巷道以及纵向设置的、双向行驶的通道，所述巷道的至少单侧具备置货位，所述通道的至少单侧具备货架，每个所述巷道的两端均为路径点；

如附图2所示的货架的布局图中，可见，其中“巷道”位于货架长度方向的两侧，且货架上有置货位的侧面均具有巷道，且巷道涵盖了货架旁机器人可行走的路径以及位于路径至少一侧的半个货架，另外每个巷道的长度范围内仅涵盖一个货架，一般位于两个货架之间的巷道两侧各具有半个货架，而处于边缘位置的货架的外侧的巷道只有一侧具有半个货架。如附图1中所示，在横向上，对应于货架旁的路径的位置分别用AA、AB、AC……进行编号，在纵向上，对应于每一列货架分别用001、002、003……进行编号，如此，对应于每个巷道均可用编号进行表示，对应于第一列货架以及横向上第一行路径位置的巷道的编号为AA001(如图中实线框所示)，对应于第一列货架以及横向上第二行路径位置的巷道的编号为AB001(如图中虚线框所示)，依此类推。为了尽量减少拥堵，且提升货架的布局紧凑性，设定在巷道内只能沿固定方向单向运动，而不能双向运动，如此，巷道内路径的宽度仅需供单个机器人行走即可，且由于巷道内机器人都是单向行走，不会有拥堵现象发生。此外，在垂直方向上，相邻货架的端部之间以及处于边缘的货架的朝外一侧的端部的外侧均具有过道，在此，将该过道成为“通道”(如附图3中虚线框所示)，在通道内，机器人可双向行驶，且内个通过的长度均涵盖了整个货架区纵向的长度。另外，将每个巷道两端的端点称为“路径点”，机器人进入以及离开巷道都要经过路径点。

经过上述过程，可将货架区简化为如附图4所示的拓扑图，该拓扑图主要由巷道、通道以及路径点构成，其中巷道与通道均带有方向，由于通道可双向运行，其由正反两根线构成。拓扑图中不考虑货架上具体的置货位，因为置货位处于各巷道内，且巷道内只能单向行驶，因此机器人一旦进入巷道只能从巷道另一端驶出，对于巷道内所有的置货位来说，机器人的行驶距离都是固定的。

此外，优选地，为了方便后续的路径规划，对于各巷道的通行方向进行如下设定：在横向上共线的所有所述巷道的预设行驶方向均相同；在纵向上相邻的所述巷道的预设行驶方向均相反。如此可方便机器人在不同巷道之间穿行，相比于所有巷道的预设行驶方向都相同的方案，利用该设定，更利于后续路径规划时规划出用时更短的路径。

步骤S102，根据目标置货位的位置数据得到可满足单次最大存货量的目标巷道数据；其中，所述目标巷道数据包括一条巷道或由多条巷道构成的巷道组合；

本步骤中，目标置货位即为装有目标商品的料箱所处的置货位，目标商品由订单或任务清单确定。由于目标置货位可能分布在多个巷道内，因此，目标巷道数据可能是由多条巷道构成的巷道组合。目标巷道数据中包含的内容为巷道编号，即上述AA001、AB001等编号。

步骤S103，控制机器人至所述目标巷道数据包含的各巷道中取货。

具体地，步骤S102中所述根据目标置货位的位置数据得到可满足单次最大存货量的目标巷道数据包括如下步骤S201-S203：

步骤S201，判断是否存在一条所述巷道包含的目标置货位的数量大于或等于所述单次最大存货量；若存在进入步骤S202，若不存在，进入步骤S203；

步骤S202，将满足条件的巷道作为所述目标巷道数据；

本步骤中，若单条巷道包含的目标置货位的数量大于单次最大存货量(本实施例中以6作为单次最大存货量进行说明)，则可随机选择6个置货位或根据预定的规则选择6个置货位作为本次的目标置货位，其他置货位暂时不予处理，等下一轮再规划。若存在多条巷道包含的目标置货位的数量大于单次最大存货量，则可随机选择一个巷道或根据预定的规则选择一个置货位作为本次的目标巷道。

步骤S203，选择满足总目标置货位数量大于或等于所述单次最大存货量的多条巷道列入所述目标巷道数据。

本步骤的意思即：若没有满足条件(单条巷道中目标置货位的数量大于6)的巷道则凑出目标置货位的总数量大于等于6个的多条巷道。

通过上述步骤S201-S203，可保证机器人每次都是满载状态，不会出现空载的情形，且通过对巷道选择进行规划，可使机器人一次尽量少走几个巷道以节省时间，提升转运效率。

进一步地，上述步骤S203中所述选择满足总目标置货位数量大于或等于所述单次最大存货量的多条巷道列入所述目标巷道数据包括如下步骤S301-S303：

步骤S301，根据各所述巷道中所包含的目标置货位的数量对各所述巷道进行降序排列得到巷道序列；

步骤S302，按序将所述巷道序列中的前面多个巷道所包含的目标置货位的数量进行求和，直至所得的和大于或等于所述单次最大存货量；

步骤S303，将参与求和的巷道作为目标巷道列入所述目标巷道数据。

通过上述步骤S301-S303，可最快凑得足量的目标置货位。若凑得的几条巷道包含的目标置货位的数量大于6，则可随机选择6个置货位或根据预定的规则选择6个置货位作为本次的目标置货位，其他置货位暂时不予处理，等下一轮再规划。

优选地，步骤S303中所述控制机器人至所述目标巷道数据包含的各巷道中取货包括如下步骤S401-S402：

步骤S401，规划从所述机器人当前所在位置经过各所述目标巷道并到达目的地的最优路径；

本步骤中，目的地一般为工作站。

步骤S402，控制所述机器人循所述最优路径行走并沿途对目标置货位进行取、放货操作。

具体地，上述步骤S401中所述规划从所述机器人当前所在位置经过各所述目标巷道并到达目的地的最优路径包括如下步骤S501-S503：

步骤S501，列举可遍历各所述目标巷道的备选路径；

本步骤中，即列举出经过所有目标巷道的所有可能性，举例如下，若有三条目标巷道，若三条目标巷道的编号分别为A、B、C，取三条巷道编号的全排列，则经过3条巷道的顺序有6种可能，分别为：ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA。如附图5所示为一种情形下确认的6个目标置货位的位置，目标置货位以三角形表示，且6个目标置货位于三条巷道中。

步骤S502，统计所述机器人循各所述备选路径行走时的各指标值；

本步骤中，优选地指标包括行驶距离与拐弯次数。调度中心遍历上述6种可能性，统计出每一种可能性中行驶距离与拐弯次数这两项指标值。调度中心按照下列过程进行遍历每一种可能性：从机器人当前所在点开始，先到达第一个巷道的起点，然后到达一个巷道的终点；然后再到达第二个巷道的起点，然后是第二个巷道的终点；然后是第三个巷道的起点，然后是第三个巷道的终点，然后再回到工作站，在拓扑图中可方便地得出上述两个指标的值。

步骤S503，根据所述指标值得到最优路径。

本步骤中，具体得到最优路径的方法如下步骤S601-S603：

步骤S601，计算各指标值及各指标值对应的权重的乘积和；

本步骤之前，各指标值对应的权重值都是预设的，本步骤中只需将各指标与其对应的权重进行相乘，并将各乘积相加即可。

步骤S602，对所有所述备选路径对应的乘积和进行排序；

步骤S603，选取乘积和最小的备选路径作为最优路径。

如附图7所示为针对上述3个巷道规划出的最优路径。

本发明还提供了一种机器人运行路径规划装置700，如附图7所示为机器人运行路径规划装置700的程序模块示意图，在本实施例中，机器人运行路径规划装置700可以包括或被分割成一个或多个程序模块，一个或者多个程序模块被存储于存储介质中，并由一个或多个处理器所执行，以完成本发明，并可实现上述的仓储系统中的机器人运行路径规划方法。本发明实施例所称的程序模块是指能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，比程序本身更适合于描述仓储系统中的机器人运行路径规划方法在存储介质中的执行过程。以下描述将具体介绍本实施例各程序模块的功能：

构建模块701，其用于构建货架布局的拓扑图；其中，所述拓扑图包括横向设置的、单向行驶的巷道以及纵向设置的、双向行驶的通道，所述巷道的至少单侧具备置货位，所述通道的至少单侧具备货架，每个所述巷道与其两端的所述通道的交叉位置构成路径点；

规划模块702，其用于根据目标置货位的位置数据得到可满足单次最大存货量的目标巷道数据；其中，所述目标巷道数据包括一条巷道或由多条巷道构成的巷道组合；

控制模块703，其用于控制机器人至所述目标巷道数据包含的各巷道中取、放货。

基于上述机器人运行路径规划装置700实现上述仓储系统中的机器人运行路径规划方法的流程在前文中已经详细介绍，此处不再赘述。

本发明还提供了一种机器人运行路径规划系统800，如附图8所示，其包括其包括存储器801与控制器802，所述存储器801内存储有可执行程序，所述控制器802可运行所述可执行程序以实现如上述的仓储系统中的机器人运行路径规划方法。

本发明的仓储系统中的机器人运行路径规划方法、装置及系统，通过构建拓扑图以及设置拓扑图内各巷道及通道的运行规则，使得机器人在货架之间可有序运行，另外以机器人的单次最大存货量为参照对巷道进行选择，有利于减少机器人规划了较优运行路径，减少机器人的移动距离，提高机器人的流转效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种仓储系统中的机器人运行路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

控制机器人至所述目标巷道数据包含的各巷道中取、放货。

2.根据权利要求1所述的仓储系统中的机器人运行路径规划方法，其特征在于，所述根据目标置货位的位置数据得到可满足单次最大存货量的目标巷道数据包括：

若存在，则将满足条件的巷道作为所述目标巷道数据；

3.根据权利要求2所述的仓储系统中的机器人运行路径规划方法，其特征在于，所述选择满足总目标置货位数量大于或等于所述单次最大存货量的多条巷道列入所述目标巷道数据包括：

将参与求和的巷道作为目标巷道列入所述目标巷道数据。

4.根据权利要求1所述的仓储系统中的机器人运行路径规划方法，其特征在于，所述控制机器人至所述目标巷道数据包含的各巷道中取、放货包括：

5.根据权利要求4所述的仓储系统中的机器人运行路径规划方法，其特征在于，所述规划从所述机器人当前所在位置经过各所述目标巷道并到达目的地的最优路径包括：

列举可遍历各所述目标巷道的备选路径；

统计所述机器人循各所述备选路径行走时的各指标值；

根据所述指标值得到最优路径。

6.根据权利要求5所述的仓储系统中的机器人运行路径规划方法，其特征在于，所述指标包括行驶距离与拐弯次数，所述根据所述指标值得到最优路径包括：

计算各指标值及各指标值对应的权重的乘积和；

对所有所述备选路径对应的乘积和进行排序；

选取乘积和最小的备选路径作为最优路径。

7.一种机器人运行路径规划装置，其特征在于，其包括：

8.一种机器人运行路径规划系统，其特征在于，其包括其包括存储器与控制器，所述存储器内存储有可执行程序，所述控制器可运行所述可执行程序以实现如权利要求1-6任一项所述的仓储系统中的机器人运行路径规划方法。