CN115140657A - 一种多天车调度与防撞方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多天车调度与防撞方法及系统，该方法包括：为每台天车分配ID号；采集待搬运的物料信息；为当前天车分配一个耗时最短的搬运任务；判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，若是，则重新为当前天车分配搬运任务，以保证天车间不会发生碰撞；在天车运行结束后，判断当前待搬运物料是否已经全部分拣完毕，若当前待搬运物料已经全部分拣完毕，则继续采集下一批次的待搬运物料的物料信息；否则，再次为天车分配搬运任务，直至物料搬运完毕。本发明联合了时间与空间维度对天车是否发生碰撞进行判断，使得系统整体灵活性能够有显著提升，并在一定程度上提升了系统的工作效率。

Description

一种多天车调度与防撞方法及系统

技术领域

本发明涉及天车技术领域，特别涉及一种多天车调度与防撞方法及系统。

背景技术

天车作为一种轻小型的起重设备，广泛运用于工厂场景(如钢铁企业)中的货物搬运工作，如图1所示，天车1是安装在滑轨2上的可移动的起重搬运装置，每台独立的天车1可以产生沿滑轨2的x方向的运动，沿天车1方向的y方向运动，以及图1中垂直平面向内的z方向运动，通过三个方向的运动实现搬运货物3至指定区域的工作。目前大多数工厂中仍沿用普通天车控制的方式，即依靠人工控制天车的运动和起重。但工业场景中普遍存在粉尘、高温等恶劣工作条件，所以存在如工人工作强度大、系统运作效率低等问题，且存在由于工人误操作而导致天车碰撞的风险。

随着智能制造技术的发展，企业中生产自动化与智能化程度愈发明显，伴随而来的是企业生产效率与管理水平的提高，对提升企业形象，增加企业竞争力以及企业的数字化转型意义重大。顺应智能制造的号召和发展趋势，针对天车的智能化管控方面，近些年来越来越多的智能化天车调度系统被提出，抽象来看，所提出的智能化天车调度系统都可以归结为生产信息管理系统及天车调度系统两部分，简要来说生产信息管理系统负责向外输出任务，天车调度系统主要包括任务的分配及防撞的判断两份工作，最终使多部天车协同完成任务。

但现有的智能化天车调度系统里，调度策略中的防撞功能是通过判断给天车分配任务的工作区域是否发生重叠进行决策的，即只在空间维度进行判断，由此造成了系统整体灵活性不够高，并在一定程度上影响了系统的工作效率。

发明内容

本发明提供了一种多天车调度与防撞方法及系统，以解决现有的智能化天车调度系统里，调度策略中的防撞功能只在空间维度进行判断，由此造成了系统整体灵活性不够高，并在一定程度上影响了系统的工作效率的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种多天车调度与防撞方法，包括：

S1，为每台天车分别分配一个唯一的用于辨识天车身份的ID号；

S2，采集待搬运物料的物料信息，所述物料信息包括物料的位置信息；

S3，根据天车ID号和所述物料信息，选取一个当前未分配搬运任务的天车，根据当前天车搬运各物料的耗时，为当前天车分配一个耗时最短的搬运任务；

S4，根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，若判断当前天车会与其相邻天车发生碰撞，则执行S5；否则，执行S6；

S5，重新为当前天车分配搬运任务并返回S4，若当前天车去分拣任意物料均会与其相邻天车发生碰撞，则确定当前天车不执行任何搬运任务，并执行S6；

S6，判断当前是否有尚未进行搬运任务分配的天车，若有尚未进行搬运任务分配的天车，则返回S3；否则，执行S7；

S7，控制各天车按照各自所分配的搬运任务运行，并在所有天车运行结束后，判断当前待搬运物料是否已经全部分拣完毕，若当前待搬运物料已经全部分拣完毕，则返回S2，采集下一批次的待搬运物料的物料信息，直至不存在新的待搬运物料；否则，将所有天车均视为未分配搬运任务的天车，并返回S3。

进一步地，所述物料的位置信息包括物料在天车坐标系下的初始位置信息及物料的待搬运位置信息；

所述S3包括：

根据天车的ID号，选取一个当前未分配搬运任务的天车；

根据物料信息，计算出当前天车搬运每一未分配天车的物料所需的耗时T_j：

T_j＝max(t_x1,t_y1,t_z1)+t_wait+max(t_x2,t_y2,t_z2)

其中，t_x1,t_y1,t_z1分别表示当前天车的各轴移动到选定物料所在的初始位置所需时间；t_x2,t_y2,t_z2分别表示当前天车将选定物料从物料所在的初始位置移动到待搬运位置时各个轴运行的时间；t_wait表示一个预设的时间间隔；

将各物料所对应的任务数据按照当前天车搬运物料所需的耗时由小到大的顺序进行排序，并存储至任务列表中；其中，所述任务数据包括：初始时刻t_i1及初始时刻天车所在位置的x坐标x_i1，天车运行至物料所在位置的时刻t_i2及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i2，天车完成装载任务的时刻t_i3及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i3，天车将物料运输至待搬运位置并完成放置动作的时刻t_i4及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i4；

以所述任务列表中第一个元素对应的任务数据作为当前天车的任务数据。

进一步地，所述根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，包括：

在以时间为横坐标，天车所在位置的x坐标为纵坐标的坐标系中，依次用直线连接(t_i1,x_i1)、(t_i2,x_i2)、(t_i3,x_i3)以及(t_i4,x_i4)这四个点，以绘制出当前天车执行搬运任务时的运行轨迹，以及与当前天车相邻的天车的运行轨迹；

判断两个天车对应的运行轨迹是否有交点，若两段轨迹无交点，则判断对应的两天车不会发生碰撞；否则，判断对应的两天车会发生碰撞。

进一步地，所述判断两个天车对应的运行轨迹是否有交点，包括：

按照任务阶段，依次判断两条轨迹中每一任务阶段对应的线段是否有交点；其中，若两条线段的时间范围无重叠，则直接判断两条线段无交点；若两条线段的时间范围有重叠，则计算：(xn1-xm1+k)×(xn2-xm2+k)，若计算结果大于零，则判断两条线段无交点，若计算结果小于等于零，则判断两条线段有交点；其中，xn1，xm1分别表示两条线段起点的纵坐标值，xn2，xm2分别表示两条线段终点的纵坐标值，k为一预设值，用于表示线段在x方向上的平移。

进一步地，所述重新为当前天车分配搬运任务，包括：

在将所述任务列表会造成天车间碰撞的搬运任务所对应的搬运数据剔除后，以新的任务列表中的第一个元素所对应的任务数据作为当前天车的任务数据。

另一方面，本发明还提供了一种多天车调度与防撞系统，包括：

初始化模块，用于为每台天车分别分配一个唯一的用于辨识天车身份的ID号；

视觉信息采集模块，用于采集待搬运物料的物料信息，并在采集完所述物料信息后启动控制模块；其中，所述物料信息包括物料的位置信息；

所述控制模块用于执行以下步骤：

S3，根据天车ID号和所述物料信息，选取一个当前未分配搬运任务的天车，根据当前天车搬运各物料的耗时，为当前天车分配一个耗时最短的搬运任务；

S4，根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，若判断当前天车会与其相邻天车发生碰撞，则执行S5；否则，执行S6；

S5，重新为当前天车分配搬运任务并返回S4，若当前天车去分拣任意物料均会与其相邻天车发生碰撞，则确定当前天车不执行任何搬运任务，并执行S6；

S6，判断当前是否有尚未进行搬运任务分配的天车，若有尚未进行搬运任务分配的天车，则返回S3；否则，执行S7；

S7，控制各天车按照各自所分配的搬运任务运行，并在所有天车运行结束后，判断当前待搬运物料是否已经全部分拣完毕，若当前待搬运物料已经全部分拣完毕，则运行所述视觉信息采集模块，采集下一批次的待搬运物料的物料信息，直至不存在新的待搬运物料；否则，将所有天车均视为未分配搬运任务的天车，并返回S3。

进一步地，所述物料的位置信息包括物料在天车坐标系下的初始位置信息及物料的待搬运位置信息；

所述S3包括：

根据天车的ID号，选取一个当前未分配搬运任务的天车；

根据物料信息，计算出当前天车搬运每一未分配天车的物料所需的耗时T_j：

T_j＝max(t_x1,t_y1,t_z1)+t_wait+max(t_x2,t_y2,t_z2)

其中，t_x1,t_y1,t_z1分别表示当前天车的各轴移动到选定物料所在的初始位置所需时间；t_x2,t_y2,t_z2分别表示当前天车将选定物料从物料所在的初始位置移动到待搬运位置时各个轴运行的时间；t_wait表示一个预设的时间间隔；

将各物料所对应的任务数据按照当前天车搬运物料所需的耗时由小到大的顺序进行排序，并存储至任务列表中；其中，所述任务数据包括：初始时刻t_i1及初始时刻天车所在位置的x坐标x_i1，天车运行至物料所在位置的时刻t_i2及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i2，天车完成装载任务的时刻t_i3及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i3，天车将物料运输至待搬运位置并完成放置动作的时刻t_i4及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i4；

以所述任务列表中第一个元素对应的任务数据作为当前天车的任务数据。

进一步地，所述根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，包括：

在以时间为横坐标，天车所在位置的x坐标为纵坐标的坐标系中，依次用直线连接(t_i1,x_i1)、(t_i2,x_i2)、(t_i3,x_i3)以及(t_i4,x_i4)这四个点，以绘制出当前天车执行搬运任务时的运行轨迹，以及与当前天车相邻的天车的运行轨迹；

判断两个天车对应的运行轨迹是否有交点，若两段轨迹无交点，则判断对应的两天车不会发生碰撞；否则，判断对应的两天车会发生碰撞。

进一步地，所述判断两个天车对应的运行轨迹是否有交点，包括：

按照任务阶段，依次判断两条轨迹中每一任务阶段对应的线段是否有交点；其中，若两条线段的时间范围无重叠，则直接判断两条线段无交点；若两条线段的时间范围有重叠，则计算：(xn1-xm1+k)×(xn2-xm2+k)，若计算结果大于零，则判断两条线段无交点，若计算结果小于等于零，则判断两条线段有交点；其中，xn1，xm1分别表示两条线段起点的纵坐标值，xn2，xm2分别表示两条线段终点的纵坐标值，k为一预设值，用于表示线段在x方向上的平移。

进一步地，所述重新为当前天车分配搬运任务，包括：

在将所述任务列表会造成天车间碰撞的搬运任务所对应的搬运数据剔除后，以新的任务列表中的第一个元素所对应的任务数据作为当前天车的任务数据。

再一方面，本发明还提供了一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。

又一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。

本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明通过为每台天车分配ID号；采集待搬运的物料信息；为当前天车分配一个耗时最短的搬运任务；从时间与空间两个维度判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，若是，则重新为当前天车分配搬运任务，以保证天车间不会发生碰撞；在天车运行结束后，判断当前待搬运物料是否已经全部分拣完毕，若当前待搬运物料已经全部分拣完毕，则继续采集下一批次的待搬运物料的物料信息；否则，再次为天车分配搬运任务，直至物料搬运完毕。从而联合了时间与空间维度对天车是否发生碰撞进行判断，进而使得系统整体灵活性能够有显著提升，并在一定程度上提升了系统的工作效率，具有极大的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是天车工作方式示意图；

图2是本发明实施例提供的多天车调度与防撞方法的执行流程示意图；

图3是本发明实施例提供的两天车执行各自搬运任务的轨迹图；

图4是本发明实施例提供的逐线段判断碰撞的策略示意图。

附图标记说明：

1、天车；2、滑轨；3、货物。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一实施例

本实施例提供了一种多天车调度与防撞方法，该方法可以由电子设备实现，该电子设备可以是终端或者服务器。该方法的执行流程如图2所示，包括：

S1，为每台天车分别分配一个唯一的用于辨识天车身份的ID号；

需要说明的是，本实施例会为每辆天车分别分配一个唯一的用于辨识天车身份的ID号，ID号从0开始，且沿着图1中的滑轨的方向递增。所有天车初始时刻处于待命状态，本实施例构建一列表free_crane_list＝[i,(x_i,y_i,z_i)]储存所有处于待命状态的天车ID及天车对应的x,y,z坐标；同时初始化一列表crane_task_list＝[i,(x_i,t_system),(x_i,t_system+d),(x_i,t_system+2d),(x_i,t_system+3d)]存储所有天车正在执行的任务数据，其中，x_i，y_i，z_i分别表示第i台天车的x，y，z方向的坐标值，t_system为所获取的系统时间，d是一个很大的正实数。

S2，采集待搬运物料的物料信息，所述物料信息包括物料的位置信息；

需要说明的是，在本实施例中，物料的位置信息包括物料在天车坐标系下的初始位置信息及物料的待搬运位置信息；对此，本实施例构建一个物料列表object_list＝[(x_j,y_j,z_j,px_j,py_j,pz_j)]存储物料信息。其中，x_j,y_j,z_j分别表示第j号物料在天车坐标系下的初始位置的x，y，z方向的坐标值，px_j,py_j,pz_j分别表示此物料待搬运到的目标位置的x，y，z方向的坐标值。

S3，根据天车ID号和所述物料信息，选取一个当前未分配搬运任务的天车，根据当前天车搬运各物料的耗时，为当前天车分配一个耗时最短的搬运任务；

需要说明的是，在本实施例中，对搬运任务进行调度的算法以采集的物料信息为输入，通过搬运时间最短的决策方案，每次为一台天车分配一个耗时最短的搬运任务。所输出的任务数据包括：(x1,t1),(x2,t2),(x3,t3),(x4,t4)，其中，t1，x1为初始时刻及初始时刻天车所在位置的x坐标，t2，x2为天车运行至物料所在位置时的时刻及对应时刻天车所处位置的x坐标，t3，x3为天车完成装载任务的时刻及天车在对应时刻所处位置的x坐标，t4，x4是天车将物料运输至指定位置并完成放置动作的时刻及对应时刻天车所处位置的x坐标，其中x2＝x3是待分拣物料所在的初始位置，x4是将待分拣物料送达的目标位置。

调度策略的目标是为一辆天车分配搬运任务，其具体执行步骤为：

第一步：在free_crane_list中取出第一个元素[i,(x_i,y_i,z_i)]。

第二步：取出object_list中第一个物料信息，根据天车运行速度、初始位置及物料初始位置，计算所选定天车的各轴移动到选定物料位置所需时间t_x1,t_y1,t_z1。

第三步：固定一时间间隔t_wait，表示天车运动到此物料上方，进行装货的时间间隔(一般情况下t_wait取一固定值)。

第四步：根据天车的运行速度，计算将此物料从初始位置移动至指定位置时，天车各个轴运行的时间t_x2,t_y2,t_z2。

第五步：更新此天车搬运此物料的任务数据：t_i1为系统初始时刻，x_i1为第i台天车初始时刻的x坐标；t_i2＝t_i1+t_x1，是第i台天车运行至货物上方的时刻，x_i2＝x_j，是第i台天车t_i2时刻的x坐标；t_i3＝t_i2+t_wait，是第i台天车完成装运货物的时刻，x_i3＝x_j，是第i台天车t_i3时刻的x坐标；t_i4＝t_i3+t_x2，是第i台天车将货物搬运到指定地点的时刻，x_i4＝px_j，为货物待搬运的目标位置的x坐标。

第六步：计算此天车搬运此货物所需的时间T_j为：

T_j＝max(t_x1,t_y1,t_z1)+t_wait+max(t_x2,t_y2,t_z2)

第七步：遍历整个object_list列表，重复第二步至第六步，更新此天车搬运各个物料所需时间。

第八步：将第七步得到的搬运时间按由小到大的顺序排序并存储至列表sort_list＝[{j,(t_i1，x_i1),(t_i2,x_i2),(t_i3,x_i3),(t_i4,x_i4)}......]，列表中每个元素第一位代表货物的编号j，第二位代表由对应编号天车分拣此货物的任务数据。

第九步：根据系统时间，取sort_list列表中的第一个元素，输出搬运此货物的任务数据(t_i1，x_i1),(t_i2,x_i2),(t_i3,x_i3),(t_i4,x_i4)。

S4，根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，若判断当前天车会与其相邻天车发生碰撞，则执行S5；否则，执行S6；

S5，重新为当前天车分配搬运任务并返回S4；若当前天车去分拣任意物料均会与其相邻天车发生碰撞，则确定当前天车不执行任何搬运任务，并执行S6。

S6，判断当前是否有尚未进行搬运任务分配的天车，若有尚未进行搬运任务分配的天车，则返回S3；否则，执行S7；

需要说明的是，调度策略每执行一次，都会输出一个搬运任务数据：(t_i1，x_i1),(t_i2,x_i2),(t_i3,x_i3),(t_i4,x_i4)，根据四个时刻和位置信息，在x-t坐标轴上依次用直线连接4个点，则可以绘制出如图3所示的此天车执行此任务的x-t图像。则判断两天车执行任务是否会碰撞便可以通过判断两x-t图像是否有交点而知晓。

如图4所示，对于两x-t图像是否有交点的判断可以逐线段进行，包括：

第一步：判断两线段时间范围是否有重叠；

第二步：若第一步判断为否，则两线段一定不会有交点，若判断结果为是，则计算(xn1-xm1)×(xn2-xm2)，若结果大于零，则判断两线段无交点，若结果小于等于零，则判断两线段有交点。其中，需要说明的是，工程应用中会对其中一条线段进行x方向的平移，增大线段之间的距离，以补偿由于设备宽度、及天车运动时加速减速过程对最终结果的影响，因此公式应修正为(xn1-xm1+k)×(xn2-xm2+k)，其中，xn1，xm1分别表示两条线段起点，也即tn1，tm1时刻的纵坐标值，xn2，xm2分别表示两条线段终点，也即tn2，tm2时刻的纵坐标值，k为一预设值，其取值根据系统情况确定。

基于上述，本实施例的防撞策略的整体流程为：

第一步：获取调度策略输出的任务数据(t_i1，x_i1),(t_i2,x_i2),(t_i3,x_i3),(t_i4,x_i4)。

第二步：在crane_task_list中取出ID为i+1与i-1的天车任务数据。

第三步：将i号天车分别与i+1、i-1号天车进行碰撞判断。(上文所述，天车ID号是根据天车的x坐标按顺序指定的，每辆天车只需与其相邻天车进行碰撞判断即可)。

第四步：若判断会发生碰撞，则返回True，否则返回False。

S7，控制各天车按照各自所分配的搬运任务运行，并在所有天车运行结束后，判断当前待搬运物料是否已经全部分拣完毕，若当前待搬运物料已经全部分拣完毕，则返回S2，采集下一批次的待搬运物料的物料信息，直至不存在新的待搬运物料；否则，将所有天车均视为未分配搬运任务的天车，并返回S3。

基于上述，本实施例中的调度策略与防撞策略联合的整体流程为：

第一步：从free_crane_list中取出第一个待命状态的天车ID并删除。

第二步：调度策略遍历object_list中所有物料信息，与第一步取出的天车进行搬运时间的运算，并更新sort_list列表。

第三步：调度策略输出sort_list中的第一个作为待执行任务，并在sort_list中删除第一个元素。

第四步：若sort_list为空，则更新crane_task_list中对应天车的任务数据(x,t_system),(x,t_system+d),(x,t_system+2d),(x,t_system+3d)]代表此天车不执行搬运，并跳转至第六步。若sort_list非空，则执行第五步。

第五步：防撞策略在crane_task_list中索引出相邻两辆天车的任务，并进行碰撞判断。若返回True，则返回第三步。若返回False，则控制天车按照此分配任务进行搬运，并更新crane_task_list中对应天车的任务信息。

第六步：遍历crane_task_list中的所有天车任务的结束时间t_i4，通过系统时间t_system与t_i4的比较，判断此天车任务是否完成，若t_system＞t_i4，代表此天车的任务已经完成，在free_crane_list末尾添加i号天车。返回第一步，重复整个流程。

综上，本实施例通过为每台天车分配ID号；采集待搬运的物料信息；为当前天车分配一个耗时最短的搬运任务；从时间与空间维度判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，若是，则重新为当前天车分配搬运任务，以保证天车间不会发生碰撞；在天车运行结束后，判断当前待搬运物料是否已经全部分拣完毕，若当前待搬运物料已经全部分拣完毕，则继续采集下一批次的待搬运物料的物料信息；否则，再次为天车分配搬运任务，直至物料搬运完毕。从而联合了时间与空间维度对天车是否发生碰撞进行判断，进而使得系统整体灵活性有了显著提升，并在一定程度上提升了系统的工作效率，具有极大的应用价值。

第二实施例

本实施例提供了一种多天车调度与防撞系统，包括以下模块：

初始化模块，用于为每台天车分别分配一个唯一的用于辨识天车身份的ID号；

视觉信息采集模块，用于采集待搬运物料的物料信息，并在采集完所述物料信息后启动控制模块；其中，所述物料信息包括物料的位置信息；

所述控制模块用于执行以下步骤：

S3，根据天车ID号和所述物料信息，选取一个当前未分配搬运任务的天车，根据当前天车搬运各物料的耗时，为当前天车分配一个耗时最短的搬运任务；

S4，根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，若判断当前天车会与其相邻天车发生碰撞，则执行S5；否则，执行S6；

S5，重新为当前天车分配搬运任务并返回S4，若当前天车去分拣任意物料均会与其相邻天车发生碰撞，则确定当前天车不执行任何搬运任务，并执行S6；

S6，判断当前是否有尚未进行搬运任务分配的天车，若有尚未进行搬运任务分配的天车，则返回S3；否则，执行S7；

S7，控制各天车按照各自所分配的搬运任务运行，并在所有天车运行结束后，判断当前待搬运物料是否已经全部分拣完毕，若当前待搬运物料已经全部分拣完毕，则运行所述视觉信息采集模块，采集下一批次的待搬运物料的物料信息，直至不存在新的待搬运物料；否则，将所有天车均视为未分配搬运任务的天车，并返回S3。

本实施例的多天车调度与防撞系统与第一实施例的多天车调度与防撞方法相对应；其中，本实施例的多天车调度与防撞系统中的各功能模块所实现的功能与上述多天车调度与防撞方法中的各流程步骤一一对应；故，在此不再赘述。

第三实施例

本实施例提供一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现第一实施例的方法。

该电子设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)和一个或一个以上的存储器，其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行上述方法。

第四实施例

本实施例提供一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现上述第一实施例的方法。其中，该计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。其内存储的指令可由终端中的处理器加载并执行上述方法。

此外，需要说明的是，本发明可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，在本文中，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，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。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种多天车调度与防撞方法，其特征在于，包括：

S1，为每台天车分别分配一个唯一的用于辨识天车身份的ID号；

S2，采集待搬运物料的物料信息，所述物料信息包括物料的位置信息；

S3，根据天车ID号和所述物料信息，选取一个当前未分配搬运任务的天车，根据当前天车搬运各物料的耗时，为当前天车分配一个耗时最短的搬运任务；

S4，根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，若判断当前天车会与其相邻天车发生碰撞，则执行S5；否则，执行S6；

S5，重新为当前天车分配搬运任务并返回S4，若当前天车去分拣任意物料均会与其相邻天车发生碰撞，则确定当前天车不执行任何搬运任务，并执行S6；

S6，判断当前是否有尚未进行搬运任务分配的天车，若有尚未进行搬运任务分配的天车，则返回S3；否则，执行S7；

S7，控制各天车按照各自所分配的搬运任务运行，并在所有天车运行结束后，判断当前待搬运物料是否已经全部分拣完毕，若当前待搬运物料已经全部分拣完毕，则返回S2，采集下一批次的待搬运物料的物料信息，直至不存在新的待搬运物料；否则，将所有天车均视为未分配搬运任务的天车，并返回S3。

2.如权利要求1所述的多天车调度与防撞方法，其特征在于，所述物料的位置信息包括物料在天车坐标系下的初始位置信息及物料的待搬运位置信息；

所述S3包括：

根据天车的ID号，选取一个当前未分配搬运任务的天车；

根据物料信息，计算出当前天车搬运每一未分配天车的物料所需的耗时T_j：

T_j＝max(t_x1,t_y1,t_z1)+t_wait+max(t_x2,t_y2,t_z2)

其中，t_x1,t_y1,t_z1分别表示当前天车的各轴移动到选定物料所在的初始位置所需时间；t_x2,t_y2,t_z2分别表示当前天车将选定物料从物料所在的初始位置移动到待搬运位置时各个轴运行的时间；t_wait表示一个预设的时间间隔；

将各物料所对应的任务数据按照当前天车搬运物料所需的耗时由小到大的顺序进行排序，并存储至任务列表中；其中，所述任务数据包括：初始时刻t_i1及初始时刻天车所在位置的x坐标x_i1，天车运行至物料所在位置的时刻t_i2及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i2，天车完成装载任务的时刻t_i3及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i3，天车将物料运输至待搬运位置并完成放置动作的时刻t_i4及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i4；

以所述任务列表中第一个元素对应的任务数据作为当前天车的任务数据。

3.如权利要求2所述的多天车调度与防撞方法，其特征在于，所述根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，包括：

在以时间为横坐标，天车所在位置的x坐标为纵坐标的坐标系中，依次用直线连接(t_i1,x_i1)、(t_i2,x_i2)、(t_i3,x_i3)以及(t_i4,x_i4)这四个点，以绘制出当前天车执行搬运任务时的运行轨迹，以及与当前天车相邻的天车的运行轨迹；

判断两个天车对应的运行轨迹是否有交点，若两段轨迹无交点，则判断对应的两天车不会发生碰撞；否则，判断对应的两天车会发生碰撞。

4.如权利要求3所述的多天车调度与防撞方法，其特征在于，所述判断两个天车对应的运行轨迹是否有交点，包括：

按照任务阶段，依次判断两条轨迹中每一任务阶段对应的线段是否有交点；其中，若两条线段的时间范围无重叠，则直接判断两条线段无交点；若两条线段的时间范围有重叠，则计算：(xn1-xm1+k)×(xn2-xm2+k)，若计算结果大于零，则判断两条线段无交点，若计算结果小于等于零，则判断两条线段有交点；其中，xn1，xm1分别表示两条线段起点的纵坐标值，xn2，xm2分别表示两条线段终点的纵坐标值，k为一预设值，用于表示线段在x方向上的平移。

5.如权利要求2所述的多天车调度与防撞方法，其特征在于，所述重新为当前天车分配搬运任务，包括：

在将所述任务列表会造成天车间碰撞的搬运任务所对应的搬运数据剔除后，以新的任务列表中的第一个元素所对应的任务数据作为当前天车的任务数据。

6.一种多天车调度与防撞系统，其特征在于，包括：

初始化模块，用于为每台天车分别分配一个唯一的用于辨识天车身份的ID号；

视觉信息采集模块，用于采集待搬运物料的物料信息，并在采集完所述物料信息后启动控制模块；其中，所述物料信息包括物料的位置信息；

所述控制模块用于执行以下步骤：

S3，根据天车ID号和所述物料信息，选取一个当前未分配搬运任务的天车，根据当前天车搬运各物料的耗时，为当前天车分配一个耗时最短的搬运任务；

S4，根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，若判断当前天车会与其相邻天车发生碰撞，则执行S5；否则，执行S6；

S5，重新为当前天车分配搬运任务并返回S4，若当前天车去分拣任意物料均会与其相邻天车发生碰撞，则确定当前天车不执行任何搬运任务，并执行S6；

S6，判断当前是否有尚未进行搬运任务分配的天车，若有尚未进行搬运任务分配的天车，则返回S3；否则，执行S7；

S7，控制各天车按照各自所分配的搬运任务运行，并在所有天车运行结束后，判断当前待搬运物料是否已经全部分拣完毕，若当前待搬运物料已经全部分拣完毕，则运行所述视觉信息采集模块，采集下一批次的待搬运物料的物料信息，直至不存在新的待搬运物料；否则，将所有天车均视为未分配搬运任务的天车，并返回S3。

7.如权利要求6所述的多天车调度与防撞系统，其特征在于，所述物料的位置信息包括物料在天车坐标系下的初始位置信息及物料的待搬运位置信息；

所述S3包括：

根据天车的ID号，选取一个当前未分配搬运任务的天车；

根据物料信息，计算出当前天车搬运每一未分配天车的物料所需的耗时T_j：

T_j＝max(t_x1,t_y1,t_z1)+t_wait+max(t_x2,t_y2,t_z2)

其中，t_x1,t_y1,t_z1分别表示当前天车的各轴移动到选定物料所在的初始位置所需时间；t_x2,t_y2,t_z2分别表示当前天车将选定物料从物料所在的初始位置移动到待搬运位置时各个轴运行的时间；t_wait表示一个预设的时间间隔；

将各物料所对应的任务数据按照当前天车搬运物料所需的耗时由小到大的顺序进行排序，并存储至任务列表中；其中，所述任务数据包括：初始时刻t_i1及初始时刻天车所在位置的x坐标x_i1，天车运行至物料所在位置的时刻t_i2及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i2，天车完成装载任务的时刻t_i3及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i3，天车将物料运输至待搬运位置并完成放置动作的时刻t_i4及对应时刻天车所处位置的x坐标x_i4；

以所述任务列表中第一个元素对应的任务数据作为当前天车的任务数据。

8.如权利要求7所述的多天车调度与防撞系统，其特征在于，所述根据分配的搬运任务，判断当前天车是否会与其相邻天车发生碰撞，包括：

在以时间为横坐标，天车所在位置的x坐标为纵坐标的坐标系中，依次用直线连接(t_i1,x_i1)、(t_i2,x_i2)、(t_i3,x_i3)以及(t_i4,x_i4)这四个点，以绘制出当前天车执行搬运任务时的运行轨迹，以及与当前天车相邻的天车的运行轨迹；

判断两个天车对应的运行轨迹是否有交点，若两段轨迹无交点，则判断对应的两天车不会发生碰撞；否则，判断对应的两天车会发生碰撞。

9.如权利要求8所述的多天车调度与防撞系统，其特征在于，所述判断两个天车对应的运行轨迹是否有交点，包括：

按照任务阶段，依次判断两条轨迹中每一任务阶段对应的线段是否有交点；其中，若两条线段的时间范围无重叠，则直接判断两条线段无交点；若两条线段的时间范围有重叠，则计算：(xn1-xm1+k)×(xn2-xm2+k)，若计算结果大于零，则判断两条线段无交点，若计算结果小于等于零，则判断两条线段有交点；其中，xn1，xm1分别表示两条线段起点的纵坐标值，xn2，xm2分别表示两条线段终点的纵坐标值，k为一预设值，用于表示线段在x方向上的平移。

10.如权利要求7所述的多天车调度与防撞系统，其特征在于，所述重新为当前天车分配搬运任务，包括：

在将所述任务列表会造成天车间碰撞的搬运任务所对应的搬运数据剔除后，以新的任务列表中的第一个元素所对应的任务数据作为当前天车的任务数据。

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