CN115167470A - 一种运载机器人货物运送自动分配系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运载机器人货物运送自动分配系统及方法，涉及仓储管理技术领域，包括模型建立模块、路径规划模块、碰撞判断模块和规划调整模块；所述模型建立模块用于建立分配仓库的平面二维模型；所述路径规划模块用于对运载机器人的货物运送路径进行规划；所述碰撞判断模块用于对运载机器人的货物运送路径进行判断，分析是否有与其他运载机器人之间发生碰撞的风险；所述规划调整模块用于对运载机器人的货物运送路径进行调整，通过路径规划模块对运载机器人的最优路径进行规划，并利用碰撞判断模块判断在通过最优路径进行货物运送时是否会与其他运载机器人之间发生碰撞，以此来提高运载机器人对于货物运送和分配的效率。

Description

一种运载机器人货物运送自动分配系统及方法

技术领域

本发明涉及仓储管理技术领域，具体是一种运载机器人货物运送自动分配系统及方法。

背景技术

运载机器人是一种用于货物运送和分配的智能机器人，运载机器人的问世，彻底改变了仓储行业的布局，使得仓库管理可以彻底的实现无人化、智能化管理；

但是，现有的运载机器人在进行货物运送分配时仍然存在以下问题：

1、现有的运载机器人的货物运送路径都是按照地面分布的各类传感器进行横平竖直的移动，移动轨迹过于僵硬，会导致货物运送的效率降低；

2、只能实现机器人自身的碰撞避让，无法根据货物本身的规格进行避让，可能会导致货物之间发生碰撞；

所以，人们急需一种运载机器人货物运送自动分配系统及方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运载机器人货物运送自动分配系统及方法，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种运载机器人货物运送自动分配系统，该货物运送自动分配系统包括数据采集模块、模型建立模块、路径规划模块、碰撞判断模块和规划调整模块；

所述数据采集模块用于各项信息数据的提取和采集，方便为后期数据的分析和处理提供数据来源；所述模型建立模块用于建立分配仓库的平面二维模型，使得方便将运载机器人的货物运送和分配过程转化为数字化分配过程，实现更加精准的控制；所述路径规划模块用于对运载机器人的货物运送路径进行规划，实现每一个运载机器人运送货物的精准把控；所述碰撞判断模块用于对运载机器人的货物运送路径进行判断，分析是否有与其他运载机器人之间发生碰撞的风险；所述规划调整模块用于对运载机器人的货物运送路径进行调整，减少运载机器人和货物之间的碰撞，使得货物运送过程更加的顺畅；

所述数据采集模块的输出端连接模型建立模块、路径规划模块和规划调整模块的输入端，所述路径规划模块的输出端连接碰撞判断模块的输入端，所述碰撞判断模块的输出端连接规划调整模块的输入端。

根据上述技术方案，所述数据采集模块包括信息扫码单元、速度采集单元和位置获取单元；

所述信息扫码单元用于对货物的信息码进行扫描，获取货物信息，货物信息包括但不限于货物类型、货物质量、货物尺寸和分配地址；所述速度采集单元用于对运载机器人运送货物的速度数据进行采集；所述位置获取单元用于对货物分配口、送货口和返回口的位置信息进行获取，送货口是指运载机器人进行货物运送的起始位置，货物分配口是指运载机器人进行货物运送的终点位置，返回口是指运载机器人运送并分配完货物后返回的位置，通过对货物分配口、送货口和返回口的位置确认，使得运载机器人在进行货物的运送和分配时更加的规整，可以有效提高货物运送和分配的效率；

所述模型建立模块包括位置标注单元、坐标系建立单元、坐标值赋予单元；

所述位置标注单元用于将位置获取单元获取的货物分配口、送货口和返回口的位置标注在平面上，将仓库布局信息等比例缩小，使得可以对仓库货物运送和分配实现数字化管理；所述坐标系建立单元用于在标注位置的平面上建立平面直角坐标系，所述坐标值赋予单元用于赋予平面二维模型上的每一个点以坐标值，使得可以通过数字化分析的方式来对运载机器人的货物运送和分配过程进行计算和分析；

所述位置获取单元的输出端连接位置标注单元的输入端，所述信息扫码单元的输出端连接路径规划模块的输入端，所述速度采集单元的输出端连接规划调整模块的输入端。

根据上述技术方案，所述路径规划模块包括起点确定单元、目标提取单元和路径生成单元；

所述起点确定单元用于在获取货物信息数据后确定货物运送的起点；所述目标提取单元用于在获取货物信息数据后确定货物运送的终点；所述路径生成单元用于根据货物运送的起点和终点规划最优运送路径，即起点和终点之间的直线距离为最优运送路径；

所述信息扫码单元的输出端连接起点确定单元和目标提取单元的输入端，所述起点确定单元和目标提取单元的输出端连接路径生成单元的输入端。

根据上述技术方案，所述碰撞判断模块包括时间记录单元、碰撞分析单元、坐标点确认单元和结果反馈单元；

所述时间记录单元用于对运载机器人的运动起始时间点进行记录，所述运动起始时间点包括按照最优运送路径运送货物的起始时间点和分配完货物后返回的起始时间点，使得方便根据运载机器人运送货物的时间对是否会发生碰撞进行分析；所述碰撞分析单元用于判断当前的最优运送路径是否会与其他运载机器人之间发生碰撞，以便于及时的对运送路径进行调整和修改；所述结果反馈单元用于将碰撞分析单元的分析结果反馈至规划调整模块；所述坐标点确认单元用于对运载机器人会发生碰撞的坐标点进行计算和确认；

所述时间记录单元的输出端连接碰撞分析单元的输入端，所述碰撞分析单元的输出端连接结果反馈单元的输入端，所述结果反馈单元的输出端连接规划调整模块的输入端，所述坐标点确认单元的输出端连接规划调整模块的输入端。

根据上述技术方案，所述规划调整模块包括规格分析单元、调整计算单元和方案选择单元；

所述规格分析单元用于对运载机器人所运载货物的规格进行分析；所述调整计算单元用于根据货物的规格调整运送路径，同时，根据运载机器人的运送速度调整运送路径，使得可以做出多种计算和调整方案，方便选择最合适的调整方案；所述方案选择单元用于对调整方案进行选择，避免运载机器人之间发生碰撞的同时，提高货物运送的效率；

所述结果反馈单元的输出端连接坐标点确认单元的输入端，所述坐标点确认单元的输出端连接规格分析单元的输入端，所述规格分析单元和速度采集单元的输出端连接调整计算单元的输入端，所述调整计算单元的输出端连接方案选择单元的输入端。

一种运载机器人货物运送自动分配方法，该分配方法包括以下步骤：

S1、利用位置获取单元获取货物分配口、送货口和返回口的位置，并利用模型建立模块建立平面二维模型；

S2、利用信息扫码单元获取货物信息，确定运载机器人运送货物的目标位置；

S3、利用路径规划模块对运载机器人的最优运送路径进行规划；

S4、利用碰撞判断模块判断运载机器人的当前最优运送路径是否会与其他运载机器人之间发生碰撞；

S5、利用规划调整模块对会发送碰撞的运载机器人的运送路径进行重新的规划和调整。

根据上述技术方案，在S1-S2中，建立分配仓库的平面二维模型后，利用坐标系建立单元以其中的一个送货口为原点建立平面直角坐标系，并利用坐标值赋予单元赋予平面直角坐标系中的每一个点以坐标值；

货物分配口、送货口、返回口均为若干个，所述货物分配口组成集合K＝{K₁，K₂，K₃，...，K_n}，货物分配口所在位置的坐标值组成集合P＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_n，Y_n)}，其中，n表示有n个货物分配口；所述送货口组成集合S＝{S₁，S₂，S₃，...，S_m}，送货口所在位置的坐标值组成集合Q_送＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_m，Y_m)}，其中，m表示有m个送货口；所述返回口组成集合F＝{F₁，F₂，F₃，...，F_j}，返回口所在位置的坐标值组成集合Q_返＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_j，Y_j)}，其中，j表示有j个返回口；

利用信息扫码单元对需要分配的货物进行信息码的扫描，获取货物信息，将货物信息添加标签后发送至中央控制中心，所述标签为送货口的位置坐标值(X_i，Y_i)，其中，(X_i，Y_i)∈Q_送，并利用中央控制中心对货物信息中的分配地址进行提取，将提取的货物分配地址转化为目标位置坐标值(X_t，Y_t)，其中，(X_t，Y_t)∈P。

根据上述技术方案，在S3中，利用路径生成单元根据下列公式对运载机器人运送货物的最优路径进行计算，根据送货口的位置坐标值(X_i，Y_i)和目标位置坐标值(X_t，Y_t)得出：

得出：

x∈[X_i，X_t]，X_i＜X_t；

或

x∈[X_t，X_i]，X_i＞X_t；

以上为运载机器人运送和分配货物的最优路径。

分别将送回口和货物分配口作为货物运送的起点和终点，将两个点之间的连线作为最优路径，但是因为同时有若干个运载机器人进行货物的运送，所以，可以会与其他运载机器人之间出现碰撞，那么就需要利用碰撞判断模块对是否会与其他运载机器人之间发生碰撞进行分析和判断。

根据上述技术方案，在S4中，碰撞判断模块包括时间记录单元、碰撞分析单元和结果反馈单元；

利用时间记录单元对运载机器人从送货口出发的时间点T_始进行记录，运载机器人运送货物设定的平均速度为V_设；

则运载机器人运送货物的时间段为[T_始，T_终]：

其中，T_终表示运载机器人将货物运送至货物分配口的时间点；

利用碰撞分析单元提取当前分配仓库中运送货物在[T_始，T_终]时间段内的其他运载机器人的货物运送轨迹y_u＝k_u*x_u+a，其中，u表示若干个其他运载机器人中的第u个运载机器人；

根据下列公式对线段的交点进行求解：

y＝y_u，x＝x_u；

求解得出(M，N)，其中M表示交点的横坐标值，N表示交点的纵坐标值；

当M∈[X_i，X_t]或M∈[X_t，X_i]时，表明运载机器人的最优路径与[T_始，T_终]时间段内的其他运载机器人的运送路径之间存在交点；

根据下列公式计算和分析是否会在交点(M，N)处与其他运载机器人之间发生碰撞：

则运载机器人到达运送货物达到交点的时间点为T_交；

按照同样的方式对另一条运送路径的运载机器人到达交点的时间点T′_交进行计算；

利用碰撞分析单元对两个时间点之间的差值进行分析和计算：

其中，

表示T_交与T′_交之间差值的绝对值；

当

时，表明两个运载机器人之间不会发生碰撞，可以按照最优路径进行货物的运送和分配；

当

时，表明两个运载机器人之间会发生碰撞，利用结果反馈单元将计算结果反馈至规划调整模块，其中，T表示设定的阈值。

通过上述方案可以准确的对若干个运载机器人在分配仓库中按照最优路径进行货物的运送和分配是否会发生碰撞进行分析，使得运载机器人在按照最优路径进行货物的运送和分配时，可以有效的避免运载机器人之间发生相互的碰撞，提高运送效率的同时，减少事故的发生。

根据上述技术方案，利用信息扫码单元将货物信息发送至规划调整模块中的规格分析单元，发送的货物信息为货物的尺寸信息；

调整计算单元将货物的尺寸信息中的最大尺寸

和

作为避障路径的半径，其中，

表示当前运载机器人上的货物最大尺寸，

表示会发生碰撞的运载机器人上货物的最大尺寸；

利用调整计算单元计算避障路径的距离L：

多花费的运载时长T_避为：

利用调整计算单元计算等待运载机器人通过所花费的时长T_等：

利用方案选择单元对方案进行选择：

当T_避＞T_等时，选择等待另外一个运载机器人通过后按照最优路径运送货物；

当T_避＜T_等时，选择避障另外一个运载机器人进行货物运送；

当T_避＝T_等时，任意选择避让方式。

通过上述技术方案，可以对会发生碰撞的运载机器人的运送方式进行选择，使得可以挑选最佳的避让方式，尽可能的提高货物运送的效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明设置有路径规划模块和碰撞判断模块，通过路径规划模块对运载机器人的最优路径进行规划，并利用碰撞判断模块判断在通过最优路径进行货物运送时是否会与其他运载机器人之间发生碰撞，以此来提高运载机器人对于货物运送和分配的效率。

2、本发明设置有规划调整模块，当至少两个运载机器人按照最优路径进行货物运送和分配会发生碰撞时，通过规划调整模块对最优路径进行重新调整，可以在保证运送效率的同时，降低运载机器人之间发生碰撞的风险。

附图说明

图1为本发明一种运载机器人货物运送自动分配系统的模块组成示意图；

图2为本发明一种运载机器人货物运送自动分配方法的步骤流程示意图；

图3为本发明一种运载机器人货物运送自动分配方法中模型建立过程的结构示意图；

图4为本发明一种运载机器人货物运送自动分配方法中运送路径分析的结构示意图；

图5为本发明一种运载机器人货物运送自动分配系统及方法中的数字化分配仓库模型图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1～图5所示，本发明提供以下技术方案，一种运载机器人货物运送自动分配系统，该货物运送自动分配系统包括数据采集模块、模型建立模块、路径规划模块、碰撞判断模块和规划调整模块；

所述数据采集模块用于各项信息数据的提取和采集，方便为后期数据的分析和处理提供数据来源；所述模型建立模块用于建立分配仓库的平面二维模型，使得方便将运载机器人的货物运送和分配过程转化为数字化分配过程，实现更加精准的控制；所述路径规划模块用于对运载机器人的货物运送路径进行规划，实现每一个运载机器人运送货物的精准把控；所述碰撞判断模块用于对运载机器人的货物运送路径进行判断，分析是否有与其他运载机器人之间发生碰撞的风险；所述规划调整模块用于对运载机器人的货物运送路径进行调整，减少运载机器人和货物之间的碰撞，使得货物运送过程更加的顺畅；

所述数据采集模块的输出端连接模型建立模块、路径规划模块和规划调整模块的输入端，所述路径规划模块的输出端连接碰撞判断模块的输入端，所述碰撞判断模块的输出端连接规划调整模块的输入端。

所述数据采集模块包括信息扫码单元、速度采集单元和位置获取单元；

所述信息扫码单元用于对货物的信息码进行扫描，获取货物信息，货物信息包括但不限于货物类型、货物质量、货物尺寸和分配地址；所述速度采集单元用于对运载机器人运送货物的速度数据进行采集；所述位置获取单元用于对货物分配口、送货口和返回口的位置信息进行获取，送货口是指运载机器人进行货物运送的起始位置，货物分配口是指运载机器人进行货物运送的终点位置，返回口是指运载机器人运送并分配完货物后返回的位置，通过对货物分配口、送货口和返回口的位置确认，使得运载机器人在进行货物的运送和分配时更加的规整，可以有效提高货物运送和分配的效率；

所述模型建立模块包括位置标注单元、坐标系建立单元、坐标值赋予单元；

所述位置标注单元用于将位置获取单元获取的货物分配口、送货口和返回口的位置标注在平面上，将仓库布局信息等比例缩小，使得可以对仓库货物运送和分配实现数字化管理；所述坐标系建立单元用于在标注位置的平面上建立平面直角坐标系，所述坐标值赋予单元用于赋予平面二维模型上的每一个点以坐标值，使得可以通过数字化分析的方式来对运载机器人的货物运送和分配过程进行计算和分析；

所述位置获取单元的输出端连接位置标注单元的输入端，所述信息扫码单元的输出端连接路径规划模块的输入端，所述速度采集单元的输出端连接规划调整模块的输入端。

所述路径规划模块包括起点确定单元、目标提取单元和路径生成单元；

所述起点确定单元用于在获取货物信息数据后确定货物运送的起点；所述目标提取单元用于在获取货物信息数据后确定货物运送的终点；所述路径生成单元用于根据货物运送的起点和终点规划最优运送路径，即起点和终点之间的直线距离为最优运送路径；

所述信息扫码单元的输出端连接起点确定单元和目标提取单元的输入端，所述起点确定单元和目标提取单元的输出端连接路径生成单元的输入端。

所述碰撞判断模块包括时间记录单元、碰撞分析单元、坐标点确认单元和结果反馈单元；

所述时间记录单元用于对运载机器人的运动起始时间点进行记录，所述运动起始时间点包括按照最优运送路径运送货物的起始时间点和分配完货物后返回的起始时间点，使得方便根据运载机器人运送货物的时间对是否会发生碰撞进行分析；所述碰撞分析单元用于判断当前的最优运送路径是否会与其他运载机器人之间发生碰撞，以便于及时的对运送路径进行调整和修改；所述结果反馈单元用于将碰撞分析单元的分析结果反馈至规划调整模块；所述坐标点确认单元用于对运载机器人会发生碰撞的坐标点进行计算和确认；

所述时间记录单元的输出端连接碰撞分析单元的输入端，所述碰撞分析单元的输出端连接结果反馈单元的输入端，所述结果反馈单元的输出端连接规划调整模块的输入端，所述坐标点确认单元的输出端连接规划调整模块的输入端。

所述规划调整模块包括规格分析单元、调整计算单元和方案选择单元；

所述规格分析单元用于对运载机器人所运载货物的规格进行分析；所述调整计算单元用于根据货物的规格调整运送路径，同时，根据运载机器人的运送速度调整运送路径，使得可以做出多种计算和调整方案，方便选择最合适的调整方案；所述方案选择单元用于对调整方案进行选择，避免运载机器人之间发生碰撞的同时，提高货物运送的效率；

所述结果反馈单元的输出端连接坐标点确认单元的输入端，所述坐标点确认单元的输出端连接规格分析单元的输入端，所述规格分析单元和速度采集单元的输出端连接调整计算单元的输入端，所述调整计算单元的输出端连接方案选择单元的输入端。

一种运载机器人货物运送自动分配方法，该分配方法包括以下步骤：

S1、利用位置获取单元获取货物分配口、送货口和返回口的位置，并利用模型建立模块建立平面二维模型；

S2、利用信息扫码单元获取货物信息，确定运载机器人运送货物的目标位置；

S3、利用路径规划模块对运载机器人的最优运送路径进行规划；

S4、利用碰撞判断模块判断运载机器人的当前最优运送路径是否会与其他运载机器人之间发生碰撞；

S5、利用规划调整模块对会发送碰撞的运载机器人的运送路径进行重新的规划和调整。

在S1-S2中，建立分配仓库的平面二维模型后，利用坐标系建立单元以其中的一个送货口为原点建立平面直角坐标系，并利用坐标值赋予单元赋予平面直角坐标系中的每一个点以坐标值；

货物分配口、送货口、返回口均为若干个，所述货物分配口组成集合K＝{K₁，K₂，K₃，...，K_n}，货物分配口所在位置的坐标值组成集合P＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_n，Y_n)}，其中，n表示有n个货物分配口；所述送货口组成集合S＝{S₁，S₂，S₃，...，S_m}，送货口所在位置的坐标值组成集合Q_送＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_m，Y_m)}，其中，m表示有m个送货口；所述返回口组成集合F＝{F₁，F₂，F₃，...，F_j}，返回口所在位置的坐标值组成集合Q_返＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_j，Y_j)}，其中，j表示有j个返回口；

利用信息扫码单元对需要分配的货物进行信息码的扫描，获取货物信息，将货物信息添加标签后发送至中央控制中心，所述标签为送货口的位置坐标值(X_i，Y_i)，其中，(X_i，Y_i)∈Q_送，并利用中央控制中心对货物信息中的分配地址进行提取，将提取的货物分配地址转化为目标位置坐标值(X_t，Y_t)，其中，(X_t，Y_t)∈P。

在S3中，利用路径生成单元根据下列公式对运载机器人运送货物的最优路径进行计算，根据送货口的位置坐标值(X_i，Y_i)和目标位置坐标值(X_t，Y_t)得出：

得出：

x∈[X_i，X_t]，X_i＜X_t；

或

x∈[X_t，X_i]，X_i＞X_t；

以上为运载机器人运送和分配货物的最优路径。

通过上述公式，利用送货口的坐标值和货物分配口的坐标值对最优路径的函数进行计算和分析，取直线函数一段的坐标作为最优路径，可以实现最优路径数字化的表示。

分别将送回口和货物分配口作为货物运送的起点和终点，将两个点之间的连线作为最优路径，但是因为同时有若干个运载机器人进行货物的运送，所以，可以会与其他运载机器人之间出现碰撞，那么就需要利用碰撞判断模块对是否会与其他运载机器人之间发生碰撞进行分析和判断。

在S4中，碰撞判断模块包括时间记录单元、碰撞分析单元和结果反馈单元；

利用时间记录单元对运载机器人从送货口出发的时间点T_始进行记录，运载机器人运送货物设定的平均速度为V_设；

则运载机器人运送货物的时间段为[T_始，T_终]：

其中，T_终表示运载机器人将货物运送至货物分配口的时间点；

根据最优路径的长度，对运载机器人到达货物分配口的时间点进行分析和计算；

利用碰撞分析单元提取当前分配仓库中运送货物在[T_始，T_终]时间段内的其他运载机器人的货物运送轨迹y_u＝k_u*x_u+a，其中，u表示若干个其他运载机器人中的第u个运载机器人；

根据下列公式对线段的交点进行求解：

y＝y_u，x＝x_u；

求解得出(M，N)，其中M表示交点的横坐标值，N表示交点的纵坐标值；

通过求解最优路径的函数与其他运载机器人运送路径函数交点，可以判断出是否有与其他运载机器人发生碰撞的风险，以及计算出路径交点的坐标值。

当M∈[X_i，X_t]或M∈[X_t，X_i]时，表明运载机器人的最优路径与[T_始，T_终]时间段内的其他运载机器人的运送路径之间存在交点；

根据下列公式计算和分析是否会在交点(M，N)处与其他运载机器人之间发生碰撞：

则运载机器人到达运送货物达到交点的时间点为T_交；

按照同样的方式对另一条运送路径的运载机器人到达交点的时间点T′_交进行计算；

利用碰撞分析单元对两个时间点之间的差值进行分析和计算：

其中，

表示T_交与T′_交之间差值的绝对值；

当

时，表明两个运载机器人之间不会发生碰撞，可以按照最优路径进行货物的运送和分配；

当

时，表明两个运载机器人之间会发生碰撞，利用结果反馈单元将计算结果反馈至规划调整模块，其中，T表示设定的阈值。

通过上述方案可以准确的对若干个运载机器人在分配仓库中按照最优路径进行货物的运送和分配是否会发生碰撞进行分析，使得运载机器人在按照最优路径进行货物的运送和分配时，可以有效的避免运载机器人之间发生相互的碰撞，提高运送效率的同时，减少事故的发生。

利用信息扫码单元将货物信息发送至规划调整模块中的规格分析单元，发送的货物信息为货物的尺寸信息；

调整计算单元将货物的尺寸信息中的最大尺寸

和

作为避障路径的半径，其中，

表示当前运载机器人上的货物最大尺寸，

表示会发生碰撞的运载机器人上货物的最大尺寸；

利用调整计算单元计算避障路径的距离L：

多花费的运载时长T_避为：

因为如果避让运载机器人，需要围绕碰撞交点做一个半圆周的运动，以此来实现避让，并且，这个过程需要充分考虑货物尺寸，如果货物尺寸小于运载机器人的尺寸，则即将上述最大尺寸换成运载机器人的最大尺寸；

利用调整计算单元计算等待运载机器人通过所花费的时长T_等：

如果选择进行等待避让，则需要计算处另外一个运载机器人的最大尺寸和运行速度，因为晕在机器人运行速度的设定都是相同的，所以，利用另外一个运载机器人的货物最大尺寸除以运行速度，即为等待避让所需要花费的时长。

利用方案选择单元对方案进行选择：

当T_避＞T_等时，选择等待另外一个运载机器人通过后按照最优路径运送货物；

当T_避＜T_等时，选择避障另外一个运载机器人进行货物运送；

当T_避＝T_等时，任意选择避让方式。

通过上述技术方案，可以对会发生碰撞的运载机器人的运送方式进行选择，使得可以挑选最佳的避让方式，尽可能的提高货物运送的效率。

实施例：

货物分配口、送货口、返回口均为若干个，所述货物分配口组成集合K＝{K₁，K₂，K₃，...，K_n}，货物分配口所在位置的坐标值组成集合P＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_n，Y_n)}，其中，n表示有n个货物分配口；所述送货口组成集合S＝{S₁，S₂，S₃，...，S_m}，送货口所在位置的坐标值组成集合Q_送＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_m，Y_m)}，其中，m表示有m个送货口；所述返回口组成集合F＝{F₁，F₂，F₃，...，F_j}，返回口所在位置的坐标值组成集合Q_返＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_j，Y_j)}，其中，j表示有j个返回口；

利用信息扫码单元对需要分配的货物进行信息码的扫描，获取货物信息，将货物信息添加标签后发送至中央控制中心，所述标签为送货口的位置坐标值(0，0)，其中，(X_i，Y_i)∈Q_送，并利用中央控制中心对货物信息中的分配地址进行提取，将提取的货物分配地址转化为目标位置坐标值(10，25)，其中，(X_t，Y_t)∈P。

利用路径生成单元根据下列公式对运载机器人运送货物的最优路径进行计算，根据送货口的位置坐标值(0，0)和目标位置坐标值(10，25)得出：

得出：

x∈[0，10]

以上为运载机器人运送和分配货物的最优路径。

利用时间记录单元对运载机器人从送货口出发的时间点T_始＝10:00进行记录，运载机器人运送货物设定的平均速度为V_设＝0.2m/s；

则运载机器人运送货物的时间段为[T_始，T_终]：

其中，T_终＝10:02:15表示运载机器人将货物运送至货物分配口的时间点；

根据最优路径的长度，对运载机器人到达货物分配口的时间点进行分析和计算；

利用碰撞分析单元提取当前分配仓库中运送货物在[T_始，T_终]时间段内的其他运载机器人的货物运送轨迹y＝-1.4*x+32；

根据下列公式对线段的交点进行求解：

求解得出(M，N)＝(8.2，20.5)，其中M表示交点的横坐标值，N表示交点的纵坐标值；

通过求解最优路径的函数与其他运载机器人运送路径函数交点，可以判断出是否有与其他运载机器人发生碰撞的风险，以及计算出路径交点的坐标值。

当M∈[0，10]时，表明运载机器人的最优路径与[T_始，T_终]时间段内的其他运载机器人的运送路径之间存在交点；

根据下列公式计算和分析是否会在交点(M，N)处与其他运载机器人之间发生碰撞：

则运载机器人到达运送货物达到交点的时间点为T_交＝10:01:50；

按照同样的方式对另一条运送路径的运载机器人到达交点的时间点T′_交＝10:01:49进行计算；

利用碰撞分析单元对两个时间点之间的差值进行分析和计算：

其中，

表示T_交与T′_交之间差值的绝对值；

当

时，表明两个运载机器人之间会发生碰撞，利用结果反馈单元将计算结果反馈至规划调整模块，其中，T＝3表示设定的阈值。

利用信息扫码单元将货物信息发送至规划调整模块中的规格分析单元，发送的货物信息为货物的尺寸信息；

调整计算单元将货物的尺寸信息中的最大尺寸

和

作为避障路径的半径，其中，

表示当前运载机器人上的货物最大尺寸，

表示会发生碰撞的运载机器人上货物的最大尺寸；

利用调整计算单元计算避障路径的距离L：

多花费的运载时长T_避为：

因为如果避让运载机器人，需要围绕碰撞交点做一个半圆周的运动，以此来实现避让，并且，这个过程需要充分考虑货物尺寸，如果货物尺寸小于运载机器人的尺寸，则即将上述最大尺寸换成运载机器人的最大尺寸；

利用调整计算单元计算等待运载机器人通过所花费的时长T_等：

如果选择进行等待避让，则需要计算处另外一个运载机器人的最大尺寸和运行速度，因为晕在机器人运行速度的设定都是相同的，所以，利用另外一个运载机器人的货物最大尺寸除以运行速度，即为等待避让所需要花费的时长。

利用方案选择单元对方案进行选择：

当T_避＝0.728＞T_等＝0.6时，选择等待另外一个运载机器人通过后按照最优路径运送货物。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种运载机器人货物运送自动分配系统，其特征在于：该货物运送自动分配系统包括数据采集模块、模型建立模块、路径规划模块、碰撞判断模块和规划调整模块；

所述数据采集模块用于各项信息数据的提取和采集；所述模型建立模块用于建立分配仓库的平面二维模型；所述路径规划模块用于对运载机器人的货物运送路径进行规划；所述碰撞判断模块用于对运载机器人的货物运送路径进行判断，分析是否有与其他运载机器人之间发生碰撞的风险；所述规划调整模块用于对运载机器人的货物运送路径进行调整；

所述数据采集模块的输出端连接模型建立模块、路径规划模块和规划调整模块的输入端，所述路径规划模块的输出端连接碰撞判断模块的输入端，所述碰撞判断模块的输出端连接规划调整模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种运载机器人货物运送自动分配系统，其特征在于：所述数据采集模块包括信息扫码单元、速度采集单元和位置获取单元；

所述信息扫码单元用于对货物的信息码进行扫描，获取货物信息，货物信息包括但不限于货物类型、货物质量、货物尺寸和分配地址；所述速度采集单元用于对运载机器人运送货物的速度数据进行采集；所述位置获取单元用于对货物分配口、送货口和返回口的位置信息进行获取；

所述模型建立模块包括位置标注单元、坐标系建立单元、坐标值赋予单元；

所述位置标注单元用于将位置获取单元获取的货物分配口、送货口和返回口的位置标注在平面上；所述坐标系建立单元用于在标注位置的平面上建立平面直角坐标系，所述坐标值赋予单元用于赋予平面二维模型上的每一个点以坐标值；

所述位置获取单元的输出端连接位置标注单元的输入端，所述信息扫码单元的输出端连接路径规划模块的输入端，所述速度采集单元的输出端连接规划调整模块的输入端。

3.根据权利要求2所述的一种运载机器人货物运送自动分配系统，其特征在于：所述路径规划模块包括起点确定单元、目标提取单元和路径生成单元；

所述起点确定单元用于在获取货物信息数据后确定货物运送的起点；所述目标提取单元用于在获取货物信息数据后确定货物运送的终点；所述路径生成单元用于根据货物运送的起点和终点规划最优运送路径；

所述信息扫码单元的输出端连接起点确定单元和目标提取单元的输入端，所述起点确定单元和目标提取单元的输出端连接路径生成单元的输入端。

4.根据权利要求3所述的一种运载机器人货物运送自动分配系统，其特征在于：所述碰撞判断模块包括时间记录单元、碰撞分析单元、坐标点确认单元和结果反馈单元；

所述时间记录单元用于对运载机器人的运动起始时间点进行记录，所述运动起始时间点包括按照最优运送路径运送货物的起始时间点和分配完货物后返回的起始时间点；所述碰撞分析单元用于判断当前的最优运送路径是否会与其他运载机器人之间发生碰撞；所述结果反馈单元用于将碰撞分析单元的分析结果反馈至规划调整模块；所述坐标点确认单元用于对运载机器人会发生碰撞的坐标点进行计算和确认；

所述时间记录单元的输出端连接碰撞分析单元的输入端，所述碰撞分析单元的输出端连接结果反馈单元的输入端，所述结果反馈单元的输出端连接规划调整模块的输入端，所述坐标点确认单元的输出端连接规划调整模块的输入端。

5.根据权利要求4所述的一种运载机器人货物运送自动分配系统，其特征在于：所述规划调整模块包括规格分析单元、调整计算单元和方案选择单元；

所述规格分析单元用于对运载机器人所运载货物的规格进行分析；所述调整计算单元用于根据货物的规格调整运送路径，同时，根据运载机器人的运送速度调整运送路径；所述方案选择单元用于对调整方案进行选择；

所述结果反馈单元的输出端连接坐标点确认单元的输入端，所述坐标点确认单元的输出端连接规格分析单元的输入端，所述规格分析单元和速度采集单元的输出端连接调整计算单元的输入端，所述调整计算单元的输出端连接方案选择单元的输入端。

6.一种运载机器人货物运送自动分配方法，其特征在于：该分配方法包括以下步骤：

S1、利用位置获取单元获取货物分配口、送货口和返回口的位置，并利用模型建立模块建立平面二维模型；

S2、利用信息扫码单元获取货物信息，确定运载机器人运送货物的目标位置；

S3、利用路径规划模块对运载机器人的最优运送路径进行规划；

S4、利用碰撞判断模块判断运载机器人的当前最优运送路径是否会与其他运载机器人之间发生碰撞；

S5、利用规划调整模块对会发送碰撞的运载机器人的运送路径进行重新的规划和调整。

7.根据权利要求6所述的一种运载机器人货物运送自动分配方法，其特征在于：在S1-S2中，建立分配仓库的平面二维模型后，利用坐标系建立单元以其中的一个送货口为原点建立平面直角坐标系，并利用坐标值赋予单元赋予平面直角坐标系中的每一个点以坐标值；

货物分配口、送货口、返回口均为若干个，所述货物分配口组成集合K＝{K₁，K₂，K₃，...，K_n}，货物分配口所在位置的坐标值组成集合P＝{(X₁，Y₁），（X₂，Y₂)，（X₃，Y₃)，...，(X_n，Y_n)}，其中，n表示有n个货物分配口；所述送货口组成集合S＝{S₁，S₂，S₃，...，S_m}，送货口所在位置的坐标值组成集合Q_送＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_m，Y_m)}，其中，m表示有m个送货口；所述返回口组成集合F＝{F₁，F₂，F₃，...，F_j}，返回口所在位置的坐标值组成集合Q_返＝{(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)，...，(X_j，Y_j)}，其中，j表示有j个返回口；

利用信息扫码单元对需要分配的货物进行信息码的扫描，获取货物信息，将货物信息添加标签后发送至中央控制中心，所述标签为送货口的位置坐标值(X_i，Y_i)，其中，(X_i，Y_i)∈Q_送，并利用中央控制中心对货物信息中的分配地址进行提取，将提取的0

货物分配地址转化为目标位置坐标值(X_t，Y_t)，其中，(X_t，Y_t)∈P。

8.根据权利要求7所述的一种运载机器人货物运送自动分配方法，其特征在于：在S3中，利用路径生成单元根据下列公式对运载机器人运送货物的最优路径进行计算，根据送货口的位置坐标值(X_i，Y_i)和目标位置坐标值(X_t，Y_t)得出：

得出：

或

以上为运载机器人运送和分配货物的最优路径。

9.根据权利要求8所述的一种运载机器人货物运送自动分配方法，其特征在于：在S4中，碰撞判断模块包括时间记录单元、碰撞分析单元和结果反馈单元；

利用时间记录单元对运载机器人从送货口出发的时间点T_始进行记录，运载机器人运送货物设定的平均速度为V_设；

则运载机器人运送货物的时间段为[T_始，T_终]：

其中，T_终表示运载机器人将货物运送至货物分配口的时间点；

利用碰撞分析单元提取当前分配仓库中运送货物在[T_始，T_终]时间段内的其他运载机器人的货物运送轨迹y_u＝k_u*x_u+a，其中，u表示若干个其他运载机器人中的第u个运载机器人；

根据下列公式对线段的交点进行求解：

求解得出(M，N)，其中M表示交点的横坐标值，N表示交点的纵坐标值；

当M∈[X_i，X_t]或M∈[X_t，X_i]时，表明运载机器人的最优路径与[T_始，T_终]时间段内的其他运载机器人的运送路径之间存在交点；

根据下列公式计算和分析是否会在交点(M，N)处与其他运载机器人之间发生碰撞：

则运载机器人到达运送货物达到交点的时间点为T_交；

按照同样的方式对另一条运送路径的运载机器人到达交点的时间点T′_交进行计算；

利用碰撞分析单元对两个时间点之间的差值进行分析和计算：

其中，

表示T_交与T′_交之间差值的绝对值；

当

时，表明两个运载机器人之间不会发生碰撞，可以按照最优路径进行货物的运送和分配；

当

时，表明两个运载机器人之间会发生碰撞，利用结果反馈单元将计算结果反馈至规划调整模块，其中，T表示设定的阈值。

10.根据权利要求9所述的一种运载机器人货物运送自动分配方法，其特征在于：利用信息扫码单元将货物信息发送至规划调整模块中的规格分析单元，发送的货物信息为货物的尺寸信息；

调整计算单元将货物的尺寸信息中的最大尺寸

和

作为避障路径的半径，其中，

表示当前运载机器人上的货物最大尺寸，

表示会发生碰撞的运载机器人上货物的最大尺寸；

利用调整计算单元计算避障路径的距离L：

多花费的运载时长T_避为：

利用调整计算单元计算等待运载机器人通过所花费的时长T_等：

利用方案选择单元对方案进行选择：

当T_避＞T_等时，选择等待另外一个运载机器人通过后按照最优路径运送货物；

当T_避＜T_等时，选择避障另外一个运载机器人进行货物运送；

当T_避＝T_等时，任意选择避让方式。

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