CN116149264A - 群机自主系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种群机自主系统及方法。该群机自主系统包括一群机核心和至少一个群机车队，所述至少一个群机车队包括至少一个群机代理，其中：所述群机核心被配置为管理所述群机自主系统并生成群机计划及所述群机计划的第一配置，其中所述第一配置被配置为生产操作中的一组群机角色和关系；以及所述群机车队被配置为根据所述群机计划执行所述生产操作。

Description

群机自主系统及方法

技术领域

本申请涉及生产技术领域，尤其涉及一种群机自主系统及方法。

背景技术

随着生产技术的发展，生产环境正愈发复杂。为了协调生产过程中涉及的工业机器人，相关技术中常采用异构组管理的方式来管理不同类型的工业机器人组。然而，目前异构组管理灵活性较低，在适应复杂的工业生产环境方面存在一些问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种群机自主系统及方法。

第一方面，本申请一实施方式提供一种应用于工业应用的群机自主系统，所述群机自主系统包括一群机核心和至少一个群机车队，所述至少一个群机车队包括至少一个群机代理，其中：

所述群机核心被配置为管理所述群机自主系统并生成群机计划及所述群机计划的第一配置，其中所述第一配置被配置为生产操作中的一组群机角色和关系；以及

所述群机车队被配置为根据所述群机计划执行所述生产操作。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述至少一个群机车队还包括至少一个群机工件；

其中，所述群机核心还被配置为生成所述至少一个群机车队和其中的群机参与者的第二配置，其中，所述群机参与者包括群机代理和群机工件。

在本申请其中一种可能实现方式中，其中，所述群机核心通过群机协议与所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件通信，其中，所述群机协议在所述群机核心、所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件之间传输运行数据、计划数据、监控数据和配置数据。

在本申请其中一种可能实现方式中，其中，所述群机协议包括服务质量策略，其中，所述服务质量策略被配置成定义所述运行数据、所述计划数据、所述监控数据和所述配置数据的网络需求。

在本申请其中一种可能实现方式中，其中，所述群机核心还被配置成避免群机故障，其中，所述群机故障包括参与者故障、操作故障和网络故障。

在本申请其中一种可能实现方式中，群机自主系统还包括群机决议组，其中，所述群机决议组被定义为所述群机车队的子组，并且所述群机决议组被配置为在不利执行场景或网络状态下所述生产操作。

在本申请其中一种可能实现方式中，其中，所述群机决议组还包括组领导者，所述组领导者被配置为与所述群机决议组之外的至少一个群机成员之间交换执行信息，其中，所述至少一个群机成员包括所述群机核心、所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件。

在本申请其中一种可能实现方式中，其中，所述群机决议组内的所述至少一个群机成员之间的通信被配置为分布式拓扑结构。

在本申请其中一种可能实现方式中，其中，所述群机计划包括任务排序、任务预测和任务重新计算；

其中，所述任务排序包括所述生产操作的任务列表，所述任务排序还包括任务之间的关系；

其中，所述任务预测包括根据所述任务排序的后续任务；以及

其中，所述任务重新计算被配置为在检测到故障之后进行任务重新调度和任务重新预测。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述群机自主系统还包括群机协议封装器，其中，所述群机协议封装器连接到所述群机核心、所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件，所述群机协议封装器被配置为将其原始协议转换成所述群机协议。

第二方面，本申请一实施方式提供一种应用于群机自主系统的群机自治方法，所述群机自主系统包括一群机核心和至少一个群机车队，所述至少一个群机车队包括至少一个群机代理，其中，所述方法包括：

管理所述群机自主系统并生成群机计划及所述群机计划的第一配置，其中所述第一配置被配置为生产操作中的一组群机角色和关系；

所述群机车队被配置为根据所述群机计划执行所述生产操作，所述生产操作的场景涉及感知、协作及动态配置。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述至少一个群机车队还包括至少一个群机工件；

生成所述至少一个群机车队和其中的群机参与者的第二配置，其中，所述群机参与者包括群机代理和群机工件。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述方法还包括：

定义所述生产操作的场景的群机感知，所述群机感知是通过群机协议、服务质量和避免群机故障来实现的；

确定所述群机感知是否实现；

定义所述生产操作场景的群机协作，其中，所述群机协作是通过定义群机角色、能力和所述群机计划来实现的；

确定所述群机协作是否实现；

若所述群机协作实现，则定义群机动态配置过程，所述群机动态配置过程通过部署群机解决方案的配置来实现；

确定所述群机动态配置过程是否实现；

若所述群机动态配置过程实现，则所述群机自主系统部署完成。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述群机感知还通过群机协议封装器实现，其中所述群机协议封装器连接至所述群机核心、所述至少一个群机代理或所述至少一个群机工件，所述群机协议封装器被配置为将其原协议转译为所述群机协议。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述方法还包括：

通过群机协议与至少一个群机代理和至少一个群机工件通信，其中群机协议被配置用于在群机核心、至少一个群机代理和至少一个群机工件之间传送运行数据、计划数据、监控数据和配置数据。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述群机协议包括服务质量策略，其中，所述服务质量策略被配置为所述运行数据、所述计划数据、所述监控数据和所述配置数据网络需求。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述方法还包括：

避免群机故障，其中，所述群机故障包括参与者故障、操作故障和网络故障。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述方法还包括：

设置一群机决议组，其中所述群机决议组被定义为所述群机车队的子组，并且所述群机决议组被配置为在不利执行场景或网络状态下所述生产操作。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述方法还包括：

在所述群机决议组内设置一组领导者，其中所述组领导者被配置为与所述群机决议组之外的至少一个群机成员之间交换执行信息，其中，所述至少一个群机成员包括所述群机核心、所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述方法还包括：

将所述群机决议组内的所述至少一个群机成员之间的通信被配置为分布式拓扑结构。

在本申请其中一种可能实现方式中，所述方法还包括：

生成一任务排序，其中，所述任务排序包括所述生产操作的任务列表，所述任务排序还包括任务之间的关系；

生成一任务预测，其中，所述任务预测包括根据所述任务排序的后续任务；以及

生成一任务重新计算，其中，所述任务重新计算被配置为在检测到故障之后进行任务重新调度和任务重新预测。

本申请实施方式提供的群机自主系统及方法，能够实现群机自主系统的感知、协作及动态配置能力。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的群机自主系统的模块示意图。

图2为本申请另一实施例提供的群机自主系统的模块示意图。

图3为本申请另一实施例提供的群机自主系统的模块示意图。

图4为本申请另一实施例提供的群机自主系统的模块示意图。

图5为本申请一实施例提供的群机自治方法的流程示意图。

图6为本申请另一实施例提供的群机自治方法的流程示意图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

需要说明的是，本申请实施例中“至少一个”是指一个或者多个，多个是指两个或两个以上。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请中的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，本申请实施例中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请实施例的描述中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都是属于本申请保护的范围。

下面结合附图，对申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是本申请一实施例提供的群机自主系统10。群机自主系统10连接至环境参与者20。环境参与者20包括生产环境中的全部不能作为群机自主系统10的一部分而被群机自主系统10控制的物理元素。在一实施例中，环境参与者20包括工厂商品、操作人员及位置和建筑特征。

群机自主系统10是一个具有感知、协作及动态配置能力的系统。生产执行场景中的群机感知由群机协议及服务质量策略实现。其中，服务质量策略与相关信息的传输时间、频率及可接受的值域相关。协作与每个群机参与者的贡献相关。其中，群机参与者的贡献通过能力、群机体角色和群机体故障避免流程定义的。动态配置与群机自主系统10根据反馈信息调整系统拓扑的能力有关。

在本实施例中，群机自主系统10包括群机核心100和至少一个群机车队200。

群机核心100是一个可以被任何硬件设备执行的软件平台。其中，所述硬件设备满足基于群机自主系统10的特定计算需求或网络连接需求。

群机核心100管理至少一个群机车队200。群机核心100包括至少一个群机车队管理110。每个群机车队管理110被配置为管理一个群机车队200。群机车队管理110被设置为基于群机核心100架构下的一个软件模块或硬件单元。

在本实施例中，群机车队200包括至少一个群机代理210和至少一个群机工件220。其中，群机代理210是群机自主系统10中的全部机器人。所述全部机器人在硬件或软件层面可能不同。群机代理210可以通过群机协议31(如图2所示)传输或接收数据。群机代理210遵从并执行群机计划120(如图3所示)。

群机工件220是群机自主系统10中除机器人外的全部设备。所述全部设备在硬件或软件层面可能不同。群机工件220可以通过群机协议31(如图2所示)传输或接收数据。群机工件220遵从并执行群机计划120(如图3所示)。

群机车队管理110易于被部署，并用于管理群机代理210和群机工件220。群机车队管理110还被配置为管理一个群机决议组230(如图2所示)。其中，群机决议组230由群机核心100定义。群机决议组230可以由一组配置用户界面(UserInterface，UI)或配置工具定义。

图2示出了本申请另一实施例提供的群机自主系统(群机自主系统10a)。群机自主系统10a包括一群机核心100和至少一个群机车队200a。核心100管理群机车队200a。如图2所示，群机自主系统10a与群机自主系统10的区别在于，群机自主系统10a还包括群机网络30，以及群机车队200a还包括群机决议组230。

如图2所示，在本实施例中，群机网络30包括群机协议31。群机决议组230包括组领导者231、群机网络240、至少一个群机代理210及至少一个群机工件220。群机网络240包括群机协议31。组领导者231被配置为与群机决议组230外的至少一个群机件交互生产信息。其中，所示至少一个群机件包括群机核心100、至少一个群机代理210及至少一个群机工件220。

在本实施例中，群机自主系统10a中的设备基于群机网络30中的群机协议31进行交互。群机网络30连接群机核心100及群机车队200a。群机网络30可以使群机核心100与群机车队200a基于群机协议31交互数据。群机协议31中定义的数据类型如下所示。

运行数据：所述运行数据是由群机核心100产生的生产数据。所述运行数据用于控制群机代理210及群机工件220以执行操作。

计划数据：所述计划数据是由特定类型的群机工件220根据制造执行系统(MES)、企业资源计划(ERP)或仓库管理系统(WMS)等系统生成。计划数据控制群机核心100产生对应的运行数据。在本实施例中，计划数据是与计划需求、资源分配和执行组织相关的数据。

监控数据：所述监控数据由特定类型的群机工件220在监控任何群机参与者时生成。监控数据定义了与设备状态、制造操作和环境相关的所有信息。

配置数据：所述配置数据由特定类型的群机工件220生成。配置数据用于定义群机自主系统10a中的每个群机代理210、群机工件220及群机核心100的参数。配置数据可以在群机核心100、群机代理210及群机工件220之间传输。

群机协议31还包括服务质量(Qualityofservice，QoS)32。群机协议31根据运行数据、计划数据、监控数据和配置数据的网络需求设置不同的QoS 32策略。QoS 32设置的网络需求包括但不限于吞吐量、延迟和丢包率需求。例如，群机协议31可以为监控数据设置具有零丢包率需求和低吞吐量的QoS 32策略。群机协议31还可以为运行数据设置具有低丢包率需求和高吞吐量的QoS 32策略。

群机协议31下的数据交互既可以是主动的也可以是被动的。数据可以由一个群机参与者分享至另一个群机参与者，不管所述另一个群机参与者是否发起交互请求。主动数据交互可以在定时模式下进行，也可以根据任务触发。被动数据交互需要所述另一个群机参与者发出特定的交互请求以触发数据交互。通过群机协议31实现的数据交互过程被描述为数据域交互，而应用群机故障避免策略实现的数据交互构成被描述为安全交互。在群机核心100、群机代理210和群机工件220之间应用群机协议31可以确保群机自治中的感知。

群机自主系统10是混合分布式系统。群机自主系统10可以根据生产场景及网络状态在集中式拓扑结构和分布式拓扑结构之间切换。当群机自主系统10为集中式拓扑结构时，全部的群机代理210和群机工件220由群机核心100直接管理。群机自主系统10在常规生产场景及网络状态时表现为集中式拓扑结构。全部的群机代理210和群机工件220需要传输数据至群机核心100。群机核心100直接发送生产信息至群机代理210或群机工件220。当群机自主系统10为集中式拓扑结构时，可以降低群机自主系统10的整体通信开销。

当群机自主系统10a为分布式拓扑结构时，群机自主系统10可以根据生产场景及网络状态选择群机车队200a中的特定群机代理210和群机工件220以建立群机决议组230。群机决议组230是群机车队200a中的子组。群机决议组230被配置为在不利的生产场景或网络状态下执行生产操作。群机决议组230内的至少一个群机参与者之间的通信被配置为分布式拓扑。

群机决议组230选择一个群机代理210或群机工件220作为组领导者231。在群机决议组230中，由组领导者231与群机决议组230外的群机代理210或群机工件220传输运行信息。组领导者231接收来自群机决议组230外的运行信息。组领导者231再根据接收到的运行信息类型将相应的信息发送至群机决议组230内的群机代理210或群机工件220。在群机决议组230内，除组领导者231之外的群机代理210及群机工件220处于分布式拓扑结构。群机决议组230的群机代理210及群机工件220可以利用运行信息来执行生产任务。

群机核心100可以被用于避免群机故障。避免群机故障的方法还被称为故障安全策略。群机核心100通过群机协议31检测参与者故障、运行故障及网络故障。所述参与者故障、所述运行故障或所述网络故障可能是由于错误的运算或通信故障引起的。群机核心100可以通过群机协议31判断不同类型的群机故障并执行相应的恢复方法。所述群机故障的类型如下所示。

参与者故障：群机核心100能够通过群机协议31检测群机参与者的故障。群机参与者的故障可能由故障事件引起。故障事件包括但不限于群机代理210被突然关闭或断开连接。通过群机任务重新计算可以调整并恢复群机参与者的故障。

运行故障：群机自主系统10a可以根据群机协议31检测群机核心100的计算故障，计算故障可能由故障事件引起。故障事件包括但不限于在群机核心100中的集中数据计算量达到群机核心100的瓶颈。群机自主系统10a可以在检测到操作故障之后建立至少一个群机决议组230。群机决议组230中的群机代理210和群机工件220接管群机车队200a内的计算，这减少了群机核心100中的数据计算。

网络故障：群机核心100能够通过群机协议31检测网络故障。网络故障可能是由于网络覆盖范围或网络拥堵导致的。群机自主系统10a能够建立至少一个群机决议组230以避免网络故障。在群机决议组230内传输运行数据可以分配或重新分配网络负载，并桥接来自网络覆盖以外的群机参与者数据。

在群机参与者之间应用群机协议31可以保证群机自主系统10a的感知。感知可以确保群机自主系统10a内的群机参与者能够应用提供感知的信息。

图3示出了本申请另一实施例提供的群机自主系统10b。群机自主系统10b包括一群机核心100和至少一群机车队200。群机核心100包括一群机计划120，且群机计划120包括一任务排序121。

群机核心100被配置为生成群机计划120的第一配置。第一配置被配置为在生产制造中配置一系列群机角色和关系。群机角色包括群机代理210或群机工件220在执行生产操作时需要满足的一系列能力要求。

群机核心100还被配置为生成群机车队200和群机参与者的第二配置。群机参与者包括群机车队200内的群机代理210及群机工件220。

在工业产品制造的过程中存在许多任务。为了提高工业生产的效率，有必要为任务增加时序。在群机自主系统10b中，任务可以通过任务计划、任务预测和任务重新计算来快速地完成。群机自主系统10b包括群机计划120以规划任务。群机计划120包括任务排序121、任务预测和任务重新计划。

任务排序121是群机自主系统10b中的一系列生产任务。例如，任务排序121可以是基于计划数据的待执行任务序列。任务排序121包括一待执行的任务序列，并可以包括多个任务。

任务预测包括与任务排序121相关的任务。任务排序121还包括任务之间的时间或条件关系。群机自主系统10b基于这种关系进行任务预测，并根据这种关系进行资源分配。群机计划120可以根据任务预测为群机核心100、群机代理210和群机工件220生成辅助准备任务，以在接到任务后立即执行任务。

任务重新计算：在通过群机协议31检测到故障后，群机自主系统10b基于任务重新计算执行任务重新排序和任务重新预测。

应用任务计划120可以确保生产并实现群机自主系统10b的协作。群机自治的协作确保群机自主系统10b在生产操作时的集体利益。

图4示出了本申请另一实施例提供的群机自主系统。

图4示出了群机自主系统10c的部署。群机自主系统10c能够通过应用群机车队200、群机车队管理110和群机协议31支持，并简化生产的工业环境。

群机代理配置：每个群机代理210可以通过定义群机代理描述来指定其对群机车队200的作用。群机代理描述定义了群机代理210的执行操作能力211和行为212。群机代理210的配置是通过使用群机协议31在群机核心100和群机代理210之间交互的配置数据来实现的。

群机工件配置：每个群机工件220可以通过定义群机工件描述来指定其对群机车队200的作用。群机工件语句定义由群机工件220提供的执行操作服务221。群机工件220的配置是通过使用群机协议31在群机核心100与群机工件220之间交互的配置数据而被实现的。

群机协议31是由群机自主系统10c内的群机核心100、群机代理210和群机工件220的全部实施的通信协议。群机协议31的配置参数可以由群机核心100通过一系列配置UI和工具来设置。群机协议31支持本地群机参与者和封装的群机参与者。

本地群机参与者包括全部或部分地支持群机协议31的所有群机核心100、群机代理210及群机工件220。

被封装的群机体参与者包括支持特定通信协议而非群机体协议31的群机核心100、群机代理210及群机工件220。其中，群机核心100、群机代理210、和群机工件220需要包括群机协议封装器，以把它们的原始协议转译成群机体协议31。群机协议封装器可以被配置为软件模块或软硬件结合。

群机运行取决于群机核心100、群机代理210和群机工件220的配置。群机核心100可以建立任务排序和任务预测，以执行群机运行任务。群机核心100管理群机运行任务，而群机车队200内的群机代理210和群机工件220执行群机运行任务。群机运行配置参数可以通过一组配置UI和工具在群机核心100内被设置。

群机角色130可以由群机代理210执行的群机运行来定义。群机运行被定义为行为212的基本操作序列。群机角色130指定一组能力211作为需要被群机代理210满足以执行群机执行的要求。能力211用于描述特定群机体参与者的操作能力及其限制。群机核心还被配置成获得每个群机参与者的多个能力，其中每个群机参与者的多个能力包括多个物理能力、多个操作能力和多个感知能力。群机角色130可被用作为用于定义任务的模板。结果，实际上要完成的任务把描述给予由群机角色130定义的群机运行。

群机计划120根据任务序列定义任务的批次。为了实现这一点，每个群机计划120需要规定一组群机角色130、执行描述和触发事件。一旦群机计划120被触发，群机计划120将根据规定的群机角色130和任务顺序自动地生成一批次任务。

随后，通过满足由群机计划120定义的制造过程要求，生成正确的配置以实现动态配置。

图5是本申请一实施例提供的群机自治方法。图5中示出的每个步骤表示在示例方法中的一个或多个步骤、方法或子步骤。此外，步骤之间的顺序为说明性的，可以在不偏离本申请范围的情况下增加或减少步骤。

S100：群机自主系统定义并配置至少一群机车队。

可以理解的是，在步骤S100中，群机自主系统10定义并配置至少一群机车队200，并配置群机车队200中的群机代理210和群机工件220。在至少一群机车队200配置完成后，群机自主系统10自检以确定群机代理210和群机工件220的功能是否正常。

S200：群机自主系统定义一群机协议并设置群机车队的QoS。

可以理解的是，在步骤S200中，群机自主系统10定义群机协议31并为群机代理210和群机工件220设置QoS 32。群机核心100配置封装器以封装群机参与者。群机自主系统10自检以确定群机感知是否实现。

S300：群机自主系统定义群机参与者的群机角色、能力、行为及服务。

可以理解的是，在步骤S300中，群机自主系统10定义群机核心100、群机代理210及群机工件220的群机角色130、能力211、行为212及服务221。

S400：群机自主系统配置全部配置信息。

可以理解的是，在步骤S400中，群机自主系统10配置步骤S100至步骤S300中的全部配置信息。

S500：群机自主系统自检群机动态配置是否完成。

可以理解的是，在步骤S500中，群机自主系统10自检以确定群机动态配置是否完成。

S600：群机自主系统配置完成。

可以理解的是，在步骤S600中，群机自主系统10配置完成。

图6是本申请一实施例提供的群机自治方法。图6中示出的每个步骤表示在示例方法中的一个或多个步骤、方法或子步骤。此外，步骤之间的顺序为说明性的，可以在不偏离本申请范围的情况下增加或减少步骤。

S1000：定义并配置至少一群机车队。

可以理解的是，在步骤S1000中，群机核心100定义并配置至少一群机车队200。其中，至少一群机车队200包括至少一群机代理210。至少一群机车队200还包括至少一群机工件220。

S1010：配置群机参与者。

可以理解的是，在步骤S1010中，群机核心100配置群机参与者。群机参与者包括群机自主系统10中的群机核心100、群机代理210和群机工件220。

S1020：确定群机参与者是否就绪。

可以理解的是，在步骤S1020中，群机核心100确定群机参与者是否准备就绪，若群机参与者未就绪，则返回步骤S1000以重新定义并重新配置群机车队200。

S1030：定义生产操作场景的群机感知。

可以理解的是，在步骤S1030中，群机核心100定义生产执行场景中的群机感知。群机感知的定义方式与群机自主系统10中的描述相同，在此不再赘述。

S1040：确定群机感知是否实现。

可以理解的是，在步骤S1040中，群机核心100确定群机感知是否实现。若群机感知未就绪，则返回步骤S1030并重新定义群机感知。

S1050：定义生产操作场景的群机协作。

可以理解的是，在步骤S1050中，群机核心100定义生产执行场景中的群机协作。群机协作的定义方式与群机自主系统10中的描述相同，在此不再赘述。

S1060：确定群机协作是否实现。

可以理解的是，在步骤S1060中，群机核心100确定群机协作是否实现。若群机协作未就绪，则返回步骤S1050并重新定义群机协作。

S1070：定义群机动态配置过程。

可以理解的是，在步骤S1070中，群机核心100定义动态配置过程。群机动态配置过程的定义方式与群机自主系统10中的描述相同，在此不再赘述。

S1080：确定群机动态配置过程是否实现。

可以理解的是，在步骤S1080中，群机核心100确定群机动态配置过程是否实现。若群机动态配置过程未就绪，则返回步骤S1070并重新定义群机动态配置过程。

S1090：群机自主系统部署完成。

可以理解的是，在步骤S1090中，群机自主系统10部署完成。群机自主系统10配置完成后，群机自主系统10能够实现感知、协作及动态配置能力。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请要求保护的范围之内。

Claims (21)

1.一种应用于工业应用的群机自主系统，所述群机自主系统包括一群机核心和至少一个群机车队，所述至少一个群机车队包括至少一个群机代理，其中：

所述群机核心被配置为管理所述群机自主系统并生成群机计划及所述群机计划的第一配置，其中所述第一配置被配置为生产操作中的一组群机角色和关系；以及

所述群机车队被配置为根据所述群机计划执行所述生产操作。

2.根据权利要求1所述的群机自主系统，其特征在于，所述至少一个群机车队还包括至少一个群机工件；

其中，所述群机核心还被配置为生成所述至少一个群机车队和其中的群机参与者的第二配置，其中，所述群机参与者包括群机代理和群机工件。

3.根据权利要求2所述的群机自主系统，其特征在于，所述群机核心通过群机协议与所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件通信，其中，所述群机协议在所述群机核心、所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件之间传输运行数据、计划数据、监控数据和配置数据。

4.根据权利要求3所述的群机自主系统，其特征在于，所述群机协议包括服务质量策略，其中，所述服务质量策略被配置成定义所述运行数据、所述计划数据、所述监控数据和所述配置数据的网络需求。

5.根据权利要求4所述的群机自主系统，其特征在于，所述群机核心还被配置成避免群机故障，其中，所述群机故障包括参与者故障、操作故障和网络故障。

6.根据权利要求5所述的群机自主系统，还包括群机决议组，其中，所述群机决议组被定义为所述群机车队的子组，并且所述群机决议组被配置为在不利执行场景或网络状态下所述生产操作。

7.根据权利要求6所述的群机自主系统，其特征在于，所述群机决议组还包括组领导者，所述组领导者被配置为与所述群机决议组之外的至少一个群机成员之间交换执行信息，其中，所述至少一个群机成员包括所述群机核心、所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件。

8.根据权利要求7所述的群机自主系统，其特征在于，所述群机决议组内的所述至少一个群机成员之间的通信被配置为分布式拓扑结构。

9.如权利要求1所述的群机自主系统，其特征在于，所述群机计划包括任务排序、任务预测和任务重新计算；

其中，所述任务排序包括所述生产操作的任务列表，所述任务排序还包括任务之间的关系；

其中，所述任务预测包括根据所述任务排序的后续任务；以及

其中，所述任务重新计算被配置为在检测到故障之后进行任务重新调度和任务重新预测。

10.根据权利要求3所述的群机自主系统，其特征在于，所述群机自主系统还包括群机协议封装器，其中，所述群机协议封装器连接到所述群机核心、所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件，所述群机协议封装器被配置为将其原始协议转换成所述群机协议。

11.一种应用于群机自主系统的群机自治方法，所述群机自主系统包括一群机核心和至少一个群机车队，所述至少一个群机车队包括至少一个群机代理，其中，所述方法包括：

管理所述群机自主系统并生成群机计划及所述群机计划的第一配置，其中所述第一配置被配置为生产操作中的一组群机角色和关系；

所述群机车队被配置为根据所述群机计划执行所述生产操作，所述生产操作的场景涉及感知、协作及动态配置。

12.如权利要求11所述的群机自治方法，其特征在于，所述至少一个群机车队还包括至少一个群机工件；

生成所述至少一个群机车队和其中的群机参与者的第二配置，其中，所述群机参与者包括群机代理和群机工件。

13.如权利要求12所述的群机自治方法，其特征在于，所述方法还包括：

定义所述生产操作的场景的群机感知，所述群机感知是通过群机协议、服务质量和避免群机故障来实现的；

确定所述群机感知是否实现；

定义所述生产操作场景的群机协作，其中，所述群机协作是通过定义群机角色、能力和所述群机计划来实现的；

确定所述群机协作是否实现；

若所述群机协作实现，则定义群机动态配置过程，所述群机动态配置过程通过部署群机解决方案的配置来实现；

确定所述群机动态配置过程是否实现；

若所述群机动态配置过程实现，则所述群机自主系统部署完成。

14.如权利要求13所述的群机自治方法，其特征在于，所述群机感知还通过群机协议封装器实现，其中所述群机协议封装器连接至所述群机核心、所述至少一个群机代理或所述至少一个群机工件，所述群机协议封装器被配置为将其原协议转译为所述群机协议。

15.如权利要求12所述的群机自治方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过群机协议与至少一个群机代理和至少一个群机工件通信，其中群机协议被配置用于在群机核心、至少一个群机代理和至少一个群机工件之间传送运行数据、计划数据、监控数据和配置数据。

16.如权利要求15所述的群机自治方法，其特征在于，所述群机协议包括服务质量策略，其中，所述服务质量策略被配置为所述运行数据、所述计划数据、所述监控数据和所述配置数据网络需求。

17.如权利要求16所述的群机自治方法，其特征在于，所述方法还包括：

避免群机故障，其中，所述群机故障包括参与者故障、操作故障和网络故障。

18.如权利要求13所述的群机自治方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置一群机决议组，其中所述群机决议组被定义为所述群机车队的子组，并且所述群机决议组被配置为在不利执行场景或网络状态下所述生产操作。

19.如权利要求18所述的群机自治方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述群机决议组内设置一组领导者，其中所述组领导者被配置为与所述群机决议组之外的至少一个群机成员之间交换执行信息，其中，所述至少一个群机成员包括所述群机核心、所述至少一个群机代理和所述至少一个群机工件。

20.如权利要求19所述的群机自治方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述群机决议组内的所述至少一个群机成员之间的通信被配置为分布式拓扑结构。

21.如权利要求11所述的群机自治方法，其特征在于，所述方法还包括：

生成一任务排序，其中，所述任务排序包括所述生产操作的任务列表，所述任务排序还包括任务之间的关系；

生成一任务预测，其中，所述任务预测包括根据所述任务排序的后续任务；以及

生成一任务重新计算，其中，所述任务重新计算被配置为在检测到故障之后进行任务重新调度和任务重新预测。

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