CN116203957A - 一种巡检和运输机器人作业任务管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种巡检和运输机器人作业任务管理方法和系统，包括：步骤1.系统初始化，录入地图文件并进行地图、区域、点位信息配置，录入机器人信息及其机载子设备信息和其它各类任务执行相关的设备信息；步骤2.任务定义，根据任务类型选择对应规格型号的机器人或机器人列表，根据地图、区域、点位树选择任务点列表，每个任务点配置子任务或子任务列表；步骤3.任务编排，根据业务需求对任务内任务点编排和任务点内子任务编排，以及任务间的编排；步骤4.任务调度，设置任务的调度策略、机器人的调度策略、任务的存储策略；步骤5.任务执行，可视化展示任务执行过程。本发提升了任务编排的精细化程度，丰富了任务调度的多维度策略化配置。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，特别是涉及一种巡检和运输机器人作业任务管理方法和系统。
背景技术
巡检机器人是专门用于高危、艰苦场所执行固定或临时巡检任务的AMR设备，实现机器代人巡检各类部件测量数据、状态等指标，实现对巡检设备的远程实时监控和告警；运输机器人是专门用于工业生产各个环节运输的AMR设备，实现原材料、配件、成品等物品在工厂、园区、生产线等场所的运输。
巡检和运输机器人是一个具有软硬件配置的智能装备，具备功能但不限于：地图、机器人位姿初始化与实时定位、导航、路径规划；自动手动模式切换控制、任务下发及控制；电量、速度、行驶里程传感器数据发布；IO控制机器人硬件功能；遇障故障消息发布。巡检和运输机器人要进行实际业务场景作业，还需要配置一套机器人管控后台系统，接入巡检和运输机器人的相关能力及属性配置并建立通信链路，围绕巡检和运输业务任务管理相关的任务定义、编排、调度与执行进行系统功能设计与串联。
现有的一些巡检和运输机器人管控后台作业任务管理都是基于特定场景如安保巡逻、防爆、产线运输、园区运输等单一定制化功能设计和实现，一是任务定义缺乏通用性设计，导致业务场景覆盖面受限；二是缺乏任务编排能力，不能对任务、任务点、子任务等不同维度的编排管理；三是任务调度不够灵活，不能按多维度进行策略化配置；四是任务执行信息不够丰富，缺乏对任务及机器人实时状态信息的可视化展示、监控、告警及推送等功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种巡检和运输机器人作业任务管理方法和系统，能够从任务定义的通用性来同时满足巡检和运输作业场景，可多维度进行任务编排，支持多维度任务调度策略，从实时性、直观性、触达等方面丰富任务执行信息表达，从而解决背景技术中的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种巡检和运输机器人作业任务管理方法，包括以下步骤：
步骤1.系统初始化，录入地图文件并进行地图、区域、点位信息配置，录入机器人信息及其机载子设备信息，录入其它各类任务执行相关的设备信息；
步骤2.任务定义，根据任务类型选择对应规格型号的机器人或机器人列表，根据地图、区域、点位树选择任务点列表，任务点列表组成机器人行驶路径，每个任务点配置子任务或子任务列表；
步骤3.任务编排，根据业务需求选择自动化场景的预编排和半自动化场景的过程中编排两种模式，包括对任务内任务点的编排和任务点内子任务的编排，以及任务间的编排；
步骤4.任务调度，设置任务的调度策略、机器人的调度策略、任务的存储策略；
步骤5.任务执行，可视化展示任务执行过程包括机器人行驶路径的地图可视化、全流程作业可视化、全流程实时流监控可视化，对业务数据异常、遇障、故障信息的监控告警，对执行结果基于任务和设备的各维度数据模型分析和智能化反馈。
进一步地，所述步骤1中具体包括：
将地图文件导入到系统后台服务器配置目录中，并在系统前端空间管理模块点位管理菜单页面进行可视化渲染；
在点位管理页面上选择导入的地图名称，在页面上配置区域和点位，点位信息包含地图文件自带的X、Y、Z空间坐标信息和人工标注的点位名称、点位类型及机器人停留时间信息，区域信息包含区域名称、颜色、透明度信息，点位支持查询、重置、编辑操作，区域支持新建、删除、修改操作；
在系统前端智慧物联模块新增设备菜单页面录入机器人信息及其机载子设备信息，录入其它各类任务执行相关的设备信息，录入信息包含产品id、装置id必填唯一标识信息及设备名称、设备类型、设备照片基本属性信息。
进一步地，所述步骤2根据任务类型选择对应规格型号的机器人或机器人列表，根据地图、区域、点位树选择任务点列表，任务点列表组成机器人行驶路径，每个任务点可配置子任务或子任务列表。
进一步地，每个任务点配置子任务或子任务列表具体包括：
根据任务类型在预先配置好的巡检或运输机器人列表中选择执行本次任务的机器人或机器人列表；
选择本次任务使用的地图，并在维护好的地图、区域、点位树中选择机器人执行本次任务所需要经过的点位列表形成任务点列表；
按照任务点的添加顺序，组成机器人执行本次任务的行驶路径；
在每个任务点上根据点位类型配置对应设备类型的子任务或子任务列表，定义机器人行驶至该点位时需要按照先后顺序依次调度子任务设备执行对应业务操作。
进一步地，所述步骤3中根据业务需求选择自动化场景的预编排和半自动化场景的过程中编排两种模式，包括对任务内任务点的编排和任务点内子任务的编排，以及任务间的编排，包括：
任务执行过程中人工设置机器人下一任务点或者任务点列表的半自动化场景，要求对任务进行过程中编排，编排对象包括对任务点、任务点内的子任务，以及业务任务与业务任务或机器人管控任务之间编排；
任务执行前人工设置机器人全部任务点列表的自动化场景，要求对任务进行预编排，编排对象包括对任务点、任务点内的子任务，以及业务任务与业务任务或机器人管控任务之间编排。
进一步地，所述任务调度步骤设置任务的调度策略、机器人的调度策略、任务的存储策略，包括：
设置业务任务的调度策略为时间策略，即根据时间表达式设置即时执行任务或周期执行任务；
设置机器人管控任务，其中自动充电任务包括充电时间策略、充电阀值策略、充电异常自动重试策略，充电时间策略即根据时间表达式设置即时执行任务或周期执行任务；充电阀值策略包括设置高电量充电阀值、正常充电阀值、低电量充电阀值；充电异常自动重试策略即实时获取机器人充电状态是否正常，若异常则将机器人发往预设临时停靠点然后再发往充电桩进行充电直至达到预设重试次数或充电成功为止；
机器人的调度策略包括距离最优策略、、电量最优策略和区域最优策略
任务的存储策略即待执行任务队列的存储机制，包括内存策略即通过内存列表对象存储、缓存策略即通过缓存列表对象存储、数据库策略即通过数据库表存储。
进一步地，所述任务执行步骤可视化展示任务执行过程包括机器人行驶路径的地图可视化、全流程作业可视化、全流程实时流监控可视化，对业务数据异常、遇障、故障信息的监控告警，对执行结果基于任务和设备的各维度数据模型分析和智能化反馈。
本发明还提供一种巡检和运输机器人作业任务管理系统，包括系统管理模块、首页模块、空间管理模块、智慧物联模块、任务管理模块和统计分析模块，其中，
系统管理模块用于维护系统租户、用户、角色、权限、审计、登录登出、安全的基础功能配置，机器人充电策配置、充电桩配置、消息推送配置的业务配置；
首页模块用于展示系统维护的巡检和物流机器人列表的属性、实时状态信息、机器人正在执行的任务信息和机器人所在地图的实时信息；首页模块设有机器人设备控制台，其用于控制机器人充电、启动、暂停操作和云台上下左右操控操作；
空间管理模块用于维护地图、区域、点位树信息；选择地图，展示和模糊查询该地图已维护好的区域、点位信息；提供地图、区域、点位树信息维护的批量处理能力；
智慧物联模块，用于维护机器人及其子设备信息、参与任务的各类其他设备信息；新增设备信息；
任务管理模块，用于任务定义、任务编排、任务调度及操作；任务定义、任务编排；
统计分析模块，用于对任务执行结果的统计、分析和智能化反馈；任务执行结果的统计和分析提供基于设备和任务各维度数据模型查询、报表展示、下载功能；任务的智能化反馈提供基于设备和任务各维度数据模型分析结果形成智能化洞见，提供查询、推送和应用前后效能数据对比报告功能。
进一步地，所述首页模块还用于展示红外摄像头实时监控信息和可见光摄像头实时监控信息。
进一步地，所述任务管理模块中任务定义、任务编排包括根据任务类型即巡检或物流选择对应规格型号的机器人或机器人列表，选择任务点或任务点列表，对任务点列表及任务点上的子任务或子任务列表进行编排操作，对任务之间进行编排操作；任务调度包括新增、编辑任务存储策略，新增、编辑任务执行的周期性调度时间；操作包括任务级别操作及任务执行记录级别的操作；提供任务点和子任务信息维护的批量处理能力。
与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
本发明能够提高巡检和运输机器人作业任务定义的灵活性，从模式和对象颗粒度上提升任务编排的精细化程度，丰富了任务调度的多维度策略化配置，提高了任务执行过程的可视化、监控告警的实时性及任务执行结果统计分析的智能化反馈。
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为本发明流程示意图；
图2为本发明任务管理方法的初始化步骤示意图；
图3为本发明任务管理方法的任务定义步骤示意图；
图4为本发明任务管理方法的任务执行步骤示意图；
图5为本发明作业任务管理系统的结构和流程示意图。
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。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1所示，本申请实施例提供了一种巡检和运输机器人作业任务管理方法，所述方法包括如下步骤：
系统初始化步骤，录入地图文件并进行地图、区域、点位信息配置，录入机器人信息及其机载子设备信息，录入其它各类任务执行相关的设备信息；
任务定义步骤，根据任务类型选择对应规格型号的机器人或机器人列表，根据地图、区域、点位树选择任务点列表，任务点列表组成机器人行驶路径，每个任务点可配置子任务或子任务列表；
任务编排步骤，根据业务需求选择自动化场景的预编排和半自动化场景的过程中编排两种模式，包括对任务内任务点的编排和任务点内子任务的编排，以及任务间的编排；
任务调度步骤，设置任务的调度策略、机器人的调度策略、任务的存储策略；
任务执行步骤，可视化展示任务执行过程包括机器人行驶路径的地图可视化、全流程作业可视化、全流程实时流监控可视化，对业务数据异常、遇障、故障等信息的监控告警，对执行结果基于任务和设备的各维度数据模型分析和智能化反馈。
在上述任一方案中优选的实施例，通过系统初始化步骤准备好机器人作业任务的前置数据，将地图文件导入到系统后台服务器配置目录中，并在系统前端空间管理模块点位管理菜单页面进行可视化渲染；
在点位管理页面上选择导入的地图名称，在页面上配置区域和点位，点位信息包含地图文件自带的X、Y、Z空间坐标信息和人工标注的点位名称、点位类型及机器人停留时间等信息，区域信息包含区域名称、颜色、透明度等信息，点位支持查询、重置、编辑操作，区域支持新建、删除、修改操作；
在系统前端智慧物联模块新增设备菜单页面录入机器人信息及其机载子设备信息，录入其它各类任务执行相关的设备信息，录入信息包含产品id、装置id必填唯一标识信息及设备名称、设备类型、设备照片等基本属性信息。
其具体为：导入机器人导航系统相关功能所依赖的地图数据如某工厂一厂区地图；在导入作业地图上绘制巡检、运输业务任务相关的地图区域并设置区域属性如上货区、交通管控区、下货区、充电区等，在地图上配置作业点属性包括名称如上货工位点、类型如工位等；配合执行巡检、运输任务相关的其他设备如机械臂及其属性如ip、端口等。
在上述任一方案中优选的实施例，通过任务定义步骤可以将任务抽象为任务路径定义和任务操作定义，如图3所示。任务路径定义即按照机器人作业流程顺序在地图上依次选择机器人经过的点位，并用直线或曲线绘制串联起来的过程，表达了机器人执行任务时行驶的方向和轨迹点信息。任务操作定义即在任务路径上根据业务任务需要设置某些点的作业操作信息，包括机器人操作信息如停留多长时间等和其他设备操作信息如机械臂上货等。
任务定义步骤根据任务类型选择对应规格型号的机器人或机器人列表，根据地图、区域、点位树选择任务点列表，任务点列表组成机器人行驶路径，每个任务点可配置子任务或子任务列表，包括：根据任务类型是巡检或运输任务，在预先配置好的巡检或运输机器人列表中选择执行本次任务的机器人或机器人列表；
选择本次任务使用的地图，并在维护好的地图、区域、点位树中选择机器人执行本次任务所需要经过的点位列表形成任务点列表；
按照任务点的添加顺序，组成机器人执行本次任务的行驶路径；
在每个任务点上可根据点位类型配置对应设备类型的子任务或子任务列表，定义机器人行驶至该点位时需要按照先后顺序依次调度子任务设备执行对应业务操作。
在上述任一方案中优选的实施例，所述任务编排步骤根据业务需求选择自动化场景的预编排和半自动化场景的过程中编排两种模式，包括对任务内任务点的编排和任务点内子任务的编排，以及任务间的编排，包括：
任务执行过程中需要人工设置机器人下一任务点或者任务点列表的半自动化场景，要求对任务进行过程中编排，编排对象包括对任务点、任务点内的子任务，以及业务任务与业务任务或机器人管控任务之间编排，编排包括新增、删除、编辑和调整顺序等操作；
任务执行前需要人工设置机器人全部任务点列表的自动化场景，要求对任务进行预编排，编排对象包括对任务点、任务点内的子任务，以及业务任务与业务任务或机器人管控任务之间编排，编排包括新增、删除、编辑和调整顺序等操作。
在上述实施例中，如图4所示，可在任务执行前进行预编排，也可以在任务执行过程中进行过程中编排；此外，还可以对任务与任务之间进行调整顺序等编排操作。
在上述任一方案中优选的实施例，所述任务调度步骤设置任务的调度策略、机器人的调度策略、任务的存储策略，包括：
设置业务任务的调度策略主要是时间策略，即根据时间表达式设置即时执行任务或周期执行任务；
设置机器人管控任务如自动充电任务包括充电时间策略、充电阀值策略、充电异常自动重试策略，充电时间策略即根据时间表达式设置即时执行任务或周期执行任务；充电阀值策略即设置高电量充电阀值表示当机器人充电电量达到该阀值时自动停止充电用于充电电池保护、正常充电阀值表示当机器人充电电量达到该阀值时可离开充电桩执行任务、低电量充电阀值表示当机器人执行完任务或空闲时若电量低于该阀值时需前往充电桩充电；充电异常自动重试策略即实时获取机器人充电状态是否正常，若异常则将机器人发往预设临时停靠点然后再发往充电桩进行充电直至达到预设重试次数或充电成功为止；
设置机器人的调度策略即业务任务执行时选择机器人的策略，包括距离最优策略即分配任务给距离呼叫点最近的机器人、电量最优策略即分配任务给最电量最多的机器人、区域最优策略即优先分配任务给呼叫点同区域的机器人；
设置任务的存储策略，即待执行任务队列的存储机制，包括内存策略即通过内存列表对象存储、缓存策略即通过缓存列表对象存储、数据库策略即通过数据库表存储。
在上述任一方案中优选的实施例，通过任务执行步骤可以对任务进行执行、暂停、恢复等操作；将正在执行的任务在地图上进行可视化轨迹展示，并展示其任务点及子任务的业务执行信息，提高任务执行过程信息表达的直观度；对任务执行过程中的业务数据异常、遇障、故障等监控告警信息通过钉钉、微信、业务APP等渠道进行推送至相关干系人，提高任务监控和异常处理的实时性和便捷性；通过对历史任务数据进行各维度统计和分析形成智能化洞见指导客户提高生产作业效率和安全性等，如某工厂区域在某时间段经常上报行人阻碍运输机器人行驶事件，则可考虑对相关区域作业人员进行统一培训并设置相应管控人员和规则，提高机器人作业的通畅度和安全性。
其中任务执行步骤可视化展示任务执行过程包括机器人行驶路径的地图可视化、全流程作业可视化、全流程实时流监控可视化，对业务数据异常、遇障、故障等信息的监控告警，对执行结果基于任务和设备的各维度数据模型分析和智能化反馈，包括：
机器人行驶路径的地图可视化即将机器人执行任务时行驶的路径在地图上进行展示，灰色代表地图上预设路网颜色，蓝色代表机器人实际走过的路径和通过路径规划算法规划出前往下一个点位的行驶路径；
全流程作业可视化即将机器人执行任务时所经过的任务点执行的子任务以结果卡片形式展示，卡片顺序按照子任务配置顺序进行有序执行和展示，卡片展示内容包括子任务设备名称、设备操作名称、执行结束时间、任务点地图定位按钮，点击任务点地图定位按钮定位至地图上该任务点，展示该点位绑定子任务设备列表、照片、视频等监控信息；
全流程实时流监控可视化即将机器人机载云台相机、可见光、红外等设备采集的实时流在系统前端运行总览页面进行可视化展示；
对业务数据异常信息的监控告警即将业务数据异常指标以事件形式上报、存储、展示和系统推送，事件类型包括机器人点位停留时间超过预设时间阀值，通过红外测量目标点温度超过预设温度阀值，通过湿度传感器测量目标点湿度超过预设湿度阀值，通过气体传感器测量目标点气体类别含量超过预设含量阀值，通过可见光等AI设备感知人脸识别、车牌识别、火点烟点告警、环境异常报警等异常事件；展示包括在系统前端实时监控页面进行分页查询展示；系统推送包括手机APP、短信、企业微信、钉钉等渠道推送，根据推送渠道配置生效；
对遇障信息的监控告警即将机器人行驶过程中遇障信息以事件形式上报、存储、展示和系统推送，事件类型包括机器人紧急按钮使能、单线激光避停、多线激光避停、防撞条避停、断崖探测避停、超声波雷达避停等遇障事件类型；展示包括在系统前端实时监控页面进行分页查询展示；系统推送包括手机APP、短信、企业微信、钉钉等渠道推送，根据推送渠道配置生效；
对故障信息的监控告警即将机器人行驶过程中的软硬件故障信息以事件形式上报、存储、展示和系统推送，事件类型包括超声波雷达故障、驱动器故障等软硬件故障事件类型；展示包括在系统前端实时监控页面进行分页查询展示；系统推送包括手机APP、短信、企业微信、钉钉等渠道推送，根据推送渠道配置生效；
对执行结果基于任务和设备的各维度数据模型分析和智能化反馈即将系统的任务执行结果历史数据按照任务和设备维度进行各维度数据模型分析，基于分析结果形成智能化洞见指导用户进行任务进行任务排班参数优化、作业场地障碍物人工清除或管理规则优化，指导系统优化机器人任务路径规划、机器人硬件设备升级等。
第二方面，如图5所示，还提供一种巡检和物流机器人作业任务管理系统，包括：
系统管理模块，用于维护系统租户、用户、角色、权限、审计、登录登出、安全等基础功能配置，机器人充电策配置、充电桩配置、消息推送配置等业务配置；租户、用户、角色、权限的维护包括查询、新增、删除、编辑、启用/禁用等功能；对系统用户操作进行审计，为用户操作日志提供统一存储、查询、下载、统计、分析等功能；提供用户登录登出时间限制、保活策略、同一时刻单一设备登录限制、登录IP限制、角色等配置更新时强制登出等系统登录登出的安全和体验功能；对机器人充电策配置、充电桩配置、消息推送配置等业务配置提供查询、编辑、删除等功能；
首页模块，用于展示系统维护的巡检和物流机器人列表包括其在线离线状态、充电状态、电量、速度、空闲/占用状态、名称、子设备列表等属性和实时状态信息；机器人设备控制台包括充电、启动、暂停等操作；机器人当前正在执行的任务信息包括任务名称、任务状态、任务点执行结果卡片等；机器人所在地图的实时信息包括实时位姿、当前正在执行任务的轨迹等；设备控制台包括云台上下左右操控操作；红外摄像头实时监控信息包括拍照、录像及实时视频流；可见光摄像头实时监控信息包括拍照、录像及实时视频流；
空间管理模块，用于维护地图、区域、点位树信息；选择地图，以区域、点位二级或点位一级树形结构展示和模糊查询该地图已维护好的区域、点位信息；在地图上可用不同形状、颜色、透明度、名称来绘制、删除和删除区域信息；在地图上可用不同名称、类型来编辑和重置点位信息；提供地图、区域、点位树信息维护的批量处理能力，包括模版文件下载、数据文件上传与后台异步多线程处理功能；
智慧物联模块，用于维护机器人及其子设备信息、参与任务的各类其他设备信息；新增设备信息，包括设备名称、产品id、装置id、装备ip、设备类型、规格型号等必填通用属性及账号、密码、安装日期、备注、端口号、RTSP地址等可选个性化属性，设备类型包括机器人、机械臂、气象站、卷闸门、充电桩、红绿灯、光电感应器、滚筒、相机、拖车、红外、云台等；
任务管理模块，用于任务定义、任务编排、任务调度及操作；任务定义、任务编排包括根据任务类型即巡检或物流选择对应规格型号的机器人或机器人列表，选择任务点或任务点列表，对任务点列表及任务点上的子任务或子任务列表进行新增、删除、编辑、调整顺序等编排操作，对任务之间进行新增、删除、编辑、调整顺序等编排操作；任务调度包括新增、编辑任务存储策略，新增、编辑任务执行的周期性调度时间；操作包括任务查询、编辑、删除、启用/禁用、立即启动等任务级别操作及查询、暂停、查看、取消等任务执行记录级别的操作；提供任务点和子任务信息维护的批量处理能力，包括模版文件下载、数据文件上传与后台异步多线程处理功能；
统计分析模块，用于对任务执行结果的统计、分析和智能化反馈；任务执行结果的统计和分析提供基于设备和任务各维度数据模型查询、报表展示、下载等功能；任务的智能化反馈提供基于设备和任务各维度数据模型分析结果形成智能化洞见，提供查询、推送和应用前后效能数据对比报告等功能。
分别以物流运输和锅炉巡检为例进行补充说明：
1、物流运输
A仓库有一批规格统一的货物需要运送至B仓库，为节省人力，工人选用物流机器人运送货物。由于机器人本身只有运输功能，无法将货物从货架取出放至机器人托盘，所以需要通过机械臂模拟人工给机器人上货。基于此场景，工人可利用本发明系统创建一个物流任务，物流机器人可重复执行此任务，直至完成货物转运的目标。操作如下：首先，工人需要选用执行此物流任务的机器人类型，比如载重300kg的物流机器人。其次，工人需要建立一条由A仓库到B仓库的任务路线，根据A、B仓库上下货所在的位置创建任务点A点、B点。工人需要在A点给机器人上货，在B点给机器人下货。因此，工人可在A点创建子任务“机械臂上货”用机械臂模拟人工上货，在B点创建子任务“机械臂卸货”将机器人托盘的货物取下归放至B仓库货架。如此循环往复，直至货物转运完成。
值得注意的是在此过程中，选取执行任务的机器人的型号为载重300kg的物流机器人。根据货物总量以及机器人载重量，可估计此任务的执行次数为n次，即任务一旦开始执行，将会循环执行n次。每循环一次，首先要过滤出状态为“空闲”且型号与所选一致的机器人。其次，根据电量策略，筛选出电量足以执行单次任务的机器人，假设符合电量要求的机器人的数量为m。然后，随机选取一个机器人异步执行此次任务，并将该机器人状态置为“占用”，修改任务执行次数为n-1。进入剩余循环时，过程同上。
机器人执行单次任务时，将经历如下过程：机器人到达A点时，机器人回复系统“我已经到达A点”，系统收到机器人回复并命令机械臂执行子任务“机械臂上货”。机械臂收到指令后开始进行上货，完成后回复系统“我已经上货完成”。系统收到机械臂回复并通知机器人“已经上货完成”，机器人收到指令后开始前往B点，到达B点后任务执行逻辑同A点。B点子任务“机械臂卸货”完成即为此次任务已经完成一次循环。最后，机器人的状态置为空闲，同时根据电量策略，判断机器人是否需要充电，若不需充电，机器人可继续执行任务，直到所有的货物转运完成。理想情况下，每个机器人任务的平均执行次数为n/m；
2、锅炉巡检
高温锅炉巡检需要定时监测每个炉子的温度、气压等指标，判断锅炉的工作状态是否正常，由于工作环境高危，不合适人工巡检。基于此场景，工人可创建一个定时执行的巡检任务，操作如下：首先，选取机器人型号，根据业务场景，应选择耐高温并具有表计识别和红外测温功能的巡检机器人。其次，创建任务路线，根据锅炉表计位置创建任务点，形成任务路线。接着，在每个任务点创建多个子任务，配置云台转动角度、调焦参数并选择表计识别的模板，从而执行云台转向、拍照、表计读取。最后，设置定时任务，比如设置每天早上九点和下午五点。至此，任务创建完成。
早上九点，任务自动触发执行。系统先筛选出符合执行此任务的要求的机器人，再根据电量策略进一步筛选，最后随机选取一台机器人执行此次任务。机器人到达第一个锅炉任务点，根据子任务中所配置云台转动角度、调焦参数控制云台进行转向、调焦、拍照；根据配置的表计识别模板进行匹配，进行表计识别。第一个任务点的子任务执行完成之后，机器人前往下一个任务点，直到所有的任务点的所有子任务执行完毕。下午五点，再次触发巡检任务，过程同上。
以上实施事例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的方法和装置并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的内容，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。
Claims (10)
1.一种巡检和运输机器人作业任务管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.系统初始化，录入地图文件并进行地图、区域、点位信息配置，录入机器人信息及其机载子设备信息和其它各类任务执行相关的设备信息；
步骤2.任务定义，根据任务类型选择对应规格型号的机器人或机器人列表，根据地图、区域、点位树选择任务点列表，任务点列表组成机器人行驶路径，每个任务点配置子任务或子任务列表；
步骤3.任务编排，根据业务需求选择自动化场景的预编排和半自动化场景的过程中编排两种模式，包括对任务内任务点的编排和任务点内子任务的编排，以及任务间的编排；
步骤4.任务调度，设置任务的调度策略、机器人的调度策略、任务的存储策略；
步骤5.任务执行，可视化展示任务执行过程包括机器人行驶路径的地图可视化、全流程作业可视化、全流程实时流监控可视化，对业务数据异常、遇障、故障信息的监控告警，对执行结果基于任务和设备的各维度数据模型分析和智能化反馈。
2.根据权利要求1所述的一种巡检和运输机器人作业任务管理方法，其特征在于，所述步骤1中具体包括：
将地图文件导入到系统后台服务器配置目录中，并在系统前端空间管理模块点位管理菜单页面进行可视化渲染；
在点位管理页面上选择导入的地图名称，在页面上配置区域和点位，点位信息包含地图文件自带的X、Y、Z空间坐标信息和人工标注的点位名称、点位类型及机器人停留时间信息，区域信息包含区域名称、颜色、透明度信息，点位支持查询、重置、编辑操作，区域支持新建、删除、修改操作；
在系统前端智慧物联模块新增设备菜单页面录入机器人信息及其机载子设备信息，录入其它各类任务执行相关的设备信息，录入信息包含产品id、装置id必填唯一标识信息及设备名称、设备类型、设备照片基本属性信息。
3.根据权利要求1所述的一种巡检和运输机器人作业任务管理方法，其特征在于，所述步骤2根据任务类型选择对应规格型号的机器人或机器人列表，根据地图、区域、点位树选择任务点列表，任务点列表组成机器人行驶路径，每个任务点可配置子任务或子任务列表。
4.根据权利要求3所述的一种巡检和运输机器人作业任务管理方法，其特征在于，每个任务点配置子任务或子任务列表具体包括：
根据任务类型在预先配置好的巡检或运输机器人列表中选择执行本次任务的机器人或机器人列表；
选择本次任务使用的地图，并在维护好的地图、区域、点位树中选择机器人执行本次任务所需要经过的点位列表形成任务点列表；
按照任务点的添加顺序，组成机器人执行本次任务的行驶路径；
在每个任务点上根据点位类型配置对应设备类型的子任务或子任务列表，定义机器人行驶至该点位时需要按照先后顺序依次调度子任务设备执行对应业务操作。
5.根据权利要求1所述的一种巡检和运输机器人作业任务管理方法，其特征在于，所述步骤3中根据业务需求选择自动化场景的预编排和半自动化场景的过程中编排两种模式，包括对任务内任务点的编排和任务点内子任务的编排，以及任务间的编排，包括：
任务执行过程中人工设置机器人下一任务点或者任务点列表的半自动化场景，要求对任务进行过程中编排，编排对象包括对任务点、任务点内的子任务，以及业务任务与业务任务或机器人管控任务之间编排；
任务执行前人工设置机器人全部任务点列表的自动化场景，要求对任务进行预编排，编排对象包括对任务点、任务点内的子任务，以及业务任务与业务任务或机器人管控任务之间编排。
6.根据权利要求1所述的一种巡检和运输机器人作业任务管理方法，其特征在于，所述任务调度步骤设置任务的调度策略、机器人的调度策略、任务的存储策略，包括：
设置业务任务的调度策略为时间策略，即根据时间表达式设置即时执行任务或周期执行任务；
设置机器人管控任务，其中自动充电任务包括充电时间策略、充电阀值策略、充电异常自动重试策略，充电时间策略即根据时间表达式设置即时执行任务或周期执行任务；充电阀值策略包括设置高电量充电阀值、正常充电阀值、低电量充电阀值；充电异常自动重试策略即实时获取机器人充电状态是否正常，若异常则将机器人发往预设临时停靠点然后再发往充电桩进行充电直至达到预设重试次数或充电成功为止；
机器人的调度策略包括距离最优策略、电量最优策略和区域最优策略；
任务的存储策略即待执行任务队列的存储机制，包括内存策略即通过内存列表对象存储、缓存策略即通过缓存列表对象存储、数据库策略即通过数据库表存储。
7.根据权利要求1所述的一种巡检和运输机器人作业任务管理方法，其特征在于，所述任务执行步骤可视化展示任务执行过程包括机器人行驶路径的地图可视化、全流程作业可视化、全流程实时流监控可视化，对业务数据异常、遇障、故障信息的监控告警，对执行结果基于任务和设备的各维度数据模型分析和智能化反馈。
8.一种巡检和运输机器人作业任务管理系统，其特征在于：包括系统管理模块、首页模块、空间管理模块、智慧物联模块、任务管理模块和统计分析模块，其中，
系统管理模块用于维护系统租户、用户、角色、权限、审计、登录登出、安全的基础功能配置，机器人充电策配置、充电桩配置、消息推送配置的业务配置；
首页模块用于展示系统维护的巡检和物流机器人列表的属性、实时状态信息、机器人正在执行的任务信息和机器人所在地图的实时信息；首页模块设有机器人设备控制台，其用于控制机器人充电、启动、暂停操作和云台上下左右操控操作；
空间管理模块用于维护地图、区域、点位树信息；选择地图，展示和模糊查询该地图已维护好的区域、点位信息；提供地图、区域、点位树信息维护的批量处理能力；
智慧物联模块，用于维护机器人及其子设备信息、参与任务的各类其他设备信息；新增设备信息；
任务管理模块，用于任务定义、任务编排、任务调度及操作；任务定义、任务编排；
统计分析模块，用于对任务执行结果的统计、分析和智能化反馈；任务执行结果的统计和分析提供基于设备和任务各维度数据模型查询、报表展示、下载功能；任务的智能化反馈提供基于设备和任务各维度数据模型分析结果形成智能化洞见，提供查询、推送和应用前后效能数据对比报告功能。
9.如权利要求8所述的一种巡检和运输机器人作业任务管理系统，其特征在于：所述首页模块还用于展示红外摄像头实时监控信息和可见光摄像头实时监控信息。
10.如权利要求8所述的一种巡检和运输机器人作业任务管理系统，其特征在于：所述任务管理模块中任务定义、任务编排包括根据任务类型即巡检或物流选择对应规格型号的机器人或机器人列表，选择任务点或任务点列表，对任务点列表及任务点上的子任务或子任务列表进行编排操作，对任务之间进行编排操作；任务调度包括新增、编辑任务存储策略，新增、编辑任务执行的周期性调度时间；操作包括任务级别操作及任务执行记录级别的操作；提供任务点和子任务信息维护的批量处理能力。
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| CN202310172341.6A CN116203957A (zh) | 2023-02-24 | 2023-02-24 | 一种巡检和运输机器人作业任务管理方法及系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117400243A (zh) * | 2023-10-26 | 2024-01-16 | 南京天创电子技术有限公司 | 一种用于巡检机器人的自主任务编排调度系统及方法 |
| CN117774007A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-03-29 | 天津润华科技有限公司 | 基于图像处理的物流转运机器人工作异常检测方法及系统 |
-
2023
- 2023-02-24 CN CN202310172341.6A patent/CN116203957A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN117400243A (zh) * | 2023-10-26 | 2024-01-16 | 南京天创电子技术有限公司 | 一种用于巡检机器人的自主任务编排调度系统及方法 |
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| CN117774007B (zh) * | 2024-02-27 | 2024-04-23 | 天津润华科技有限公司 | 基于图像处理的物流转运机器人工作异常检测方法及系统 |
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