CN113752248A - 一种机械臂调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机械臂调度方法和装置，涉及计算机技术领域。该方法的一具体实施方式包括获取至少两个目标对象的未执行工序，以分别得到对应的工序时序；将所有工序时序进行合并，得到工序时序集合；基于预设的优化函数，对工序时序集合计算最优解，进而将根据最优解生成的执行序列推送至机械臂，以使该机械臂按顺序完成工序。从而，本发明的实施方式能够解决现有的机械臂工作效率低的问题。

Description

一种机械臂调度方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种机械臂调度方法和装 置。

背景技术

随着自动化技术的发展，用工成本的增加，无人后厨应运而生。 在无人后厨中，有这样一种应用场景，即用输送线来替代人工输送菜 品原料，用机械臂来替人工给炒锅投料、拿菜盘和洗锅等操作。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

为了降低成本，一般会对一个机械臂配置多口炒锅。但是，如何 提高炒锅的并发度成为了需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种机械臂调度方法和装置，能够 解决现有的机械臂工作效率低的问题。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机 械臂调度方法，包括获取至少两个目标对象的未执行工序，以分别得 到对应的工序时序；将所有工序时序进行合并，得到工序时序集合； 基于预设的优化函数，对工序时序集合计算最优解，进而将根据最优 解生成的执行序列推送至机械臂，以使该机械臂按顺序完成工序

可选地，获取至少两个目标对象的未执行工序，包括：

获取处理中目标对象未执行工序和未处理目标对象的工序，以分 别得到处理中目标对象未执行工序时序和未处理目标对象工序时序；

合并处理中目标对象未执行工序时序和未处理目标对象工序时 序，得到工序时序集合。

可选地，获取处理中目标对象未执行工序和未处理目标对象的工 序，以分别得到处理中目标对象未执行工序时序和未处理目标对象工 序时序，包括：

获取处理中目标对象未执行工序，所述目标对象未执行工序包括 未执行的工序编号、未执行的工序准备时间、未执行的工序执行时间 和未执行的工序的执行顺序：进而根据处理中目标对象未执行工序得 到处理中目标对象未执行工序时序，所述目标对象未执行工序时序包 括未执行工序开始执行时间点、未执行工序准备完成时间点和未执行 工序执行完成时间点；

获取未处理目标对象的工序，所述未处理目标对象的工序包括未 处理工序编号、未处理工序准备时间、未处理工序执行时间和未处理 工序的执行顺序：进而根据未处理目标对象的工序得到未处理目标对 象工序时序，所述未处理目标对象工序时序包括未处理的工序开始执 行时间点、未处理的工序准备完成时间点和未处理的工序执行完成时 间点。

可选地，得到工序时序集合，包括：

合并后的工序时序集合CSP为：

CSP＝{CSP_k|SP¹∪K5P²，0＜k≤n}

KSP²中的元素满足如下条件：

其中，SP¹为处理中目标对象未执行工序时序，SP²为未处理目标 对象工序时序，KSP²为，no表示工序编号，stp表示工序开始执行时间 点，rtp表示工序准备完成时间点，etp为工序执行完成时间点，m和n 表示预设常数，i表示处理中目标对象未执行工序的序列号，j表示未 处理目标对象的工序的序列号，k表示合并后工序时序集合中工序的序 列号。

可选地，基于预设的优化函数，对工序时序集合计算最优解，包 括：

基于预设的优化函数，计算合并后工序时序集合中最后一个工序 时序的结束时间集合中的最小值；其中，可行解约束条件为前一个工 序时序的准备完成时间点小于或等于后一个工序时序的开始执行时间 点。

可选地，所述的最优解为：

其中，

为最优解，CSP合并后的工序时序集合，no表示工序 编号，stp表示工序开始执行时间点，rtp表示工序准备完成时间点，etp 为工序执行完成时间点，m和n表示预设常数。

可选地，根据最优解生成执行序列，包括：

将最优解中的元素按照工序开始执行时间点从小到大排序，以生 成执行序列。

另外，本发明还提供了一种机械臂调度装置，包括获取模块，用 于获取至少两个目标对象的未执行工序，以分别得到对应的工序时序； 将所有工序时序进行合并，得到工序时序集合；

处理模块，用于基于预设的优化函数，对工序时序集合计算最优 解，进而将根据最优解生成的执行序列推送至机械臂，以使该机械臂 按顺序完成工序。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：因为采用获 取至少两个目标对象的未执行工序，以分别得到对应的工序时序；将 所有工序时序进行合并，得到工序时序集合；基于预设的优化函数， 对工序时序集合计算最优解，进而将根据最优解生成的执行序列推送 至机械臂，以使该机械臂按顺序完成工序的技术手段，进而本发明可 以在保证目标对象执行质量的同时，使得机械臂可以在多个工序中穿 插执行，进而提高机械臂的利用率的技术效果。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具 体实施方式加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是根据本发明第一实施例的机械臂调度方法的主要流程的示 意图；

图2是根据本发明另一实施例的机械臂调度方法的主要流程的示 意图；

图3是根据本发明实施例的机械臂调度装置的主要模块的示意图；

图4是本发明实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；

图5是适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机 系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发 明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。 因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做 出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清 楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1是根据本发明第一实施例的机械臂调度方法的主要流程的示 意图，如图1所示，所述机械臂调度方法包括：

步骤S101，获取至少两个目标对象的未执行工序，以分别得到对 应的工序时序；将所有工序时序进行合并，得到工序时序集合。

在一些实施例中，可以获取处理中目标对象未执行工序和未处理 目标对象的工序，以分别得到处理中目标对象未执行工序时序和未处 理目标对象工序时序。然后合并处理中目标对象未执行工序时序和未 处理目标对象工序时序，得到工序时序集合。例如：无人后厨场景下 以炒锅为目标对象，对机械臂如何进行调度，具体的实施过程包括：

获取处理中目标对象未执行工序(例如炒制中炒锅未执行菜品工 序)：

其中，no表示工序编号；rt表示工序准备时间(即机械臂动作执 行时间)；pt表示工序执行时间，pt的值可以为0；order表示工序的 执行顺序。

得到处理中目标对象未执行工序时序(例如图2炒制中炒锅未执 行菜品工序时序)：

元素

满足如下条件：

其中，stp表示工序开始执行时间点，rtp表示工序准备完成时间点， etp为工序执行完成时间点。

以及获取未处理目标对象的工序(例如待炒制炒锅菜品工序)：

得到未处理目标对象工序时序：

其中：

合并后的工序时序集合为：

CSP＝{CSP_k|SP¹∪KSP²，0＜k≤n}

其中，KSP²中的元素满足如下条件：

即通过如上条件可以计算合并后的时序对应的时间点。

步骤S102，基于预设的优化函数，对工序时序集合计算最优解， 进而将根据最优解生成的执行序列推送至机械臂，以使该机械臂按顺 序完成工序。

在一些实施例中，基于优化函数opt：min max c sp_k·etp，对工序 时序集合计算最优解；其中，可行解约束条件st为：

可以看出，优化函数是合并后工序时序集合中最后一个工序时序 的结束时间集合中的最小值，而可行解约束条件是前一个工序时序的 准备完成时间点小于或等于后一个工序时序的开始执行时间点。

较佳地，优化函数opt对应的最优解为：

即合并后符合条件的时序集合。

值得说明的是，可以将最优解中的元素按照工序开始执行时间点 即stp从小到大排序，以生成执行序列：

其中，cp_k不满足如下条件：

cp_k·etp＝cp_k+1·stp，0＜k＜m+n

需要说明的是，如果目标对象(例如炒锅)数量大于预设阈值(例 如阈值为3)的时候，生成的执行序列CP需要满足如下条件：

图2是根据本发明另一实施例的机械臂调度方法的主要流程的示 意图，所述机械臂调度方法可以包括：

步骤S201，获取处理中目标对象未执行工序P¹和未处理目标对象 的工序P²。

步骤S202，判断P¹是否为空，若是则令CP＝P²，返回CP，退出该 流程；否则执行步骤S203。

步骤S203，分别得到处理中目标对象未执行工序时序SP¹和未处理 目标对象工序时序SP²。

步骤S204，判断循环参数k≤n是否成立，若是则执行步骤S205， 否则返回CP，退出该流程。

步骤S205，合并处理中目标对象未执行工序时序和未处理目标对 象工序时序，得到工序时序集合CSP。

步骤S206，基于预设的优化函数，对工序时序集合CSP计算最优 解

步骤S207，基于可行解的约束条件判断最优解

是否为可行解， 若是则进行步骤S208；否则令k＝k+1，返回步骤204。

步骤S208，将最优解

中的元素按照stp从小到大排序，得到的 重排序后的工序集合CP。

步骤S209，生成执行序列推送至机械臂，以使该机械臂按顺序完 成工序。

图3是根据本发明实施例的机械臂调度装置的主要模块的示意图， 如图3所示，所述机械臂调度装置300包括第一模块301和第二模块 302。其中，获取模块301获取至少两个目标对象的未执行工序，以分 别得到对应的工序时序；将所有工序时序进行合并，得到工序时序集 合；处理模块302基于预设的优化函数，对工序时序集合计算最优解， 进而将根据最优解生成的执行序列推送至机械臂，以使该机械臂按顺 序完成工序。

在一些实施例中，所述获取模块301获取至少两个目标对象的未 执行工序，包括：

获取处理中目标对象未执行工序和未处理目标对象的工序，以分 别得到处理中目标对象未执行工序时序和未处理目标对象工序时序；

合并处理中目标对象未执行工序时序和未处理目标对象工序时 序，得到工序时序集合。

在一些实施例中，所述获取模块301，还用于：获取处理中目标对 象未执行工序和未处理目标对象的工序，以分别得到处理中目标对象 未执行工序时序和未处理目标对象工序时序，包括：

获取处理中目标对象未执行工序，所述目标对象未执行工序包括 未执行的工序编号、未执行的工序准备时间、未执行的工序执行时间 和未执行的工序的执行顺序：进而根据处理中目标对象未执行工序得 到处理中目标对象未执行工序时序，所述目标对象未执行工序时序包 括未执行工序开始执行时间点、未执行工序准备完成时间点和未执行 工序执行完成时间点；

获取未处理目标对象的工序，所述未处理目标对象的工序包括未 处理工序编号、未处理工序准备时间、未处理工序执行时间和未处理 工序的执行顺序：进而根据未处理目标对象的工序得到未处理目标对 象工序时序，所述未处理目标对象工序时序包括未处理的工序开始执 行时间点、未处理的工序准备完成时间点和未处理的工序执行完成时 间点。在一些实施例中，所述获取模块301得到工序时序集合，包括：

合并后的工序时序集合CSP为：

CSP＝{CSP_k|SP¹∪KSp²，0＜k≤n}

KSP²中的元素满足如下条件：

其中，SP¹为处理中目标对象未执行工序时序，SP²为未处理目标 对象工序时序，KSP²为，no表示工序编号，stp表示工序开始执行时间 点，rtp表示工序准备完成时间点，etp为工序执行完成时间点，m和n 表示预设常数，i表示处理中目标对象未执行工序的序列号，j表示未 处理目标对象的工序的序列号，k表示合并后工序时序集合中工序的序 列号。

在一些实施例中，处理模块302基于预设的优化函数，对工序时 序集合计算最优解，包括：

基于预设的优化函数，计算合并后工序时序集合中最后一个工序 时序的结束时间集合中的最小值；其中，可行解约束条件为前一 个工序时序的准备完成时间点小于或等于后一个工序时序的开始 执行时间点。在一些实施例中，所述的最优解为：

其中，

为最优解，CSP合并后的工序时序集合，no表示工序 编号，stp表示工序开始执行时间点，rtp表示工序准备完成时间点，etp 为工序执行完成时间点，m和n表示预设常数。

在一些实施例中，处理模块302根据最优解生成执行序列，包括：

将最优解中的元素按照工序开始执行时间点从小到大排序，以生 成执行序列。

需要说明的是，在本发明所述机械臂调度方法和所述机械臂调度 装置在具体实施内容上具有相应关系，故重复内容不再说明。

图4示出了可以应用本发明实施例的机械臂调度方法或机械臂调 度装置的示例性系统架构400。

如图4所示，系统架构400可以包括终端设备401、402、403，网 络404和服务器405。网络404用以在终端设备401、402、403和服务 器405之间提供通信链路的介质。网络404可以包括各种连接类型， 例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用终端设备401、402、403通过网络404与服务器405 交互，以接收或发送消息等。终端设备401、402、403上可以安装有 各种通讯客户端应用，例如购物类应用、网页浏览器应用、搜索类应 用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等(仅为示例)。

终端设备401、402、403可以是具有机械臂调度屏并且支持网页 浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便 携计算机和台式计算机等等。

服务器405可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端 设备401、402、403所浏览的购物类网站提供支持的后台管理服务器 (仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的产品信息查询请求等 数据进行分析等处理，并将处理结果(例如目标推送信息、产品信息-- 仅为示例)反馈给终端设备。

需要说明的是，本发明实施例所提供的机械臂调度方法一般由服 务器405执行，相应地，计算装置一般设置于服务器405中。

应该理解，图4中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意 性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

下面参考图5，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的 计算机系统500的结构示意图。图5示出的终端设备仅仅是一个示例， 不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，计算机系统500包括中央处理单元(CPU)501，其 可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分508 加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作 和处理。在RAM503中，还存储有计算机系统500操作所需的各种程序和数据。CPU501、ROM502以及RAM503通过总线504彼此相连。 输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

以下部件连接至I/O接口505：包括键盘、鼠标等的输入部分506； 包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶机械臂调度器(LCD)等以及扬声 器等的输出部分507；包括硬盘等的存储部分508；以及包括诸如LAN 卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸 如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至I/O接口 505。可拆卸介质511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等， 根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据 需要被安装入存储部分508。

特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程 可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种 计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该 计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实 施例中，该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装， 和/或从可拆卸介质511被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU) 501执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。

需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读 信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算 机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红 外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机 可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导 线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、 只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、 光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存 储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储 介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行 系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机 可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信 号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采 用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组 合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何 计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由 指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限 于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、 方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点 上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码 的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于 实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的 实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发 生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们 有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的 是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合， 可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者 可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实 现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理 器中，例如，可以描述为：一种处理器包括获取模块和处理模块。其 中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定。

作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机 可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独 存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多 个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备 包括获取至少两个目标对象的未执行工序，以分别得到对应的工序时 序；将所有工序时序进行合并，得到工序时序集合；基于预设的优化 函数，对工序时序集合计算最优解，进而将根据最优解生成的执行序 列推送至机械臂，以使该机械臂按顺序完成工序。

根据本发明实施例的技术方案，能够解决现有的机械臂工作效率 低的问题。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域 技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种 各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内 所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械臂调度方法，其特征在于，包括：

获取至少两个目标对象的未执行工序，以分别得到对应的工序时序；

将所有工序时序进行合并，得到工序时序集合；

基于预设的优化函数，对工序时序集合计算最优解，进而将根据最优解生成的执行序列推送至机械臂，以使该机械臂按顺序完成工序。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取至少两个目标对象的未执行工序，包括：

获取处理中目标对象未执行工序和未处理目标对象的工序，以分别得到处理中目标对象未执行工序时序和未处理目标对象工序时序；

合并处理中目标对象未执行工序时序和未处理目标对象工序时序，得到工序时序集合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取处理中目标对象未执行工序和未处理目标对象的工序，以分别得到处理中目标对象未执行工序时序和未处理目标对象工序时序，包括：

获取处理中目标对象未执行工序，所述目标对象未执行工序包括未执行的工序编号、未执行的工序准备时间、未执行的工序执行时间和未执行的工序的执行顺序：进而根据处理中目标对象未执行工序得到处理中目标对象未执行工序时序，所述目标对象未执行工序时序包括未执行工序开始执行时间点、未执行工序准备完成时间点和未执行工序执行完成时间点；

获取未处理目标对象的工序，所述未处理目标对象的工序包括未处理工序编号、未处理工序准备时间、未处理工序执行时间和未处理工序的执行顺序：进而根据未处理目标对象的工序得到未处理目标对象工序时序，所述未处理目标对象工序时序包括未处理的工序开始执行时间点、未处理的工序准备完成时间点和未处理的工序执行完成时间点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，得到工序时序集合，包括：

合并后的工序时序集合CSP为：

CSP＝{CSP_k|SP¹∪KSP²，0＜k≤n}

KSP²的约束条件为：

其中，SP¹为处理中目标对象未执行工序时序，SP²为未处理目标对象工序时序，KSP²为，no表示工序编号，stp表示工序开始执行时间点，rtp表示工序准备完成时间点，etp为工序执行完成时间点，m和n表示预设常数，i表示处理中目标对象未执行工序的序列号，j表示未处理目标对象的工序的序列号，k表示合并后工序时序集合中工序的序列号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于预设的优化函数，对工序时序集合计算最优解，包括：

基于预设的优化函数，计算合并后工序时序集合中最后一个工序时序的结束时间集合中的最小值；其中，可行解约束条件为前一个工序时序的准备完成时间点小于或等于后一个工序时序的开始执行时间点。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的最优解为：

其中，

为最优解，CSP合并后的工序时序集合，no表示工序编号，stp表示工序开始执行时间点，rtp表示工序准备完成时间点，etp为工序执行完成时间点，m和n表示预设常数。

7.根据权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，根据最优解生成执行序列，包括：

将最优解中的元素按照工序开始执行时间点从小到大排序，以生成执行序列。

8.一种机械臂调度装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取至少两个目标对象的未执行工序，以分别得到对应的工序时序；将所有工序时序进行合并，得到工序时序集合；

处理模块，用于基于预设的优化函数，对工序时序集合计算最优解，进而将根据最优解生成的执行序列推送至机械臂，以使该机械臂按顺序完成工序。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。

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