CN116249659A - 分配系统 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了一种操作分配系统的方法。所述分配系统包括多个承载件，其中所述承载件适于承载一个或多个物品。所述分配系统的运送平面支撑所述承载件。控制装置控制驱动装置。在所述分配系统的初始化期间，所述控制装置预定义所述运送平面上的安全点的模式，其中在所述安全点上可以放置承载件。在所述分配系统的所述初始化之后，所述控制装置计算所述承载件的部分路线，使得每条部分路线的结束位置是所述安全点中的一个或具有到在下一条部分路线中可到达的所述安全点中的一个的自由路径。

Description

分配系统
技术领域
本发明的实施例涉及一种用于分配系统的方法、一种分配系统，更具体地涉及一种用于计算针对在运送平面上移动的承载件的路线的路线选择方法。
背景技术
W02012158520公开了一种用于实验室运送系统的实验室产品运送元件，该实验室产品运送元件具有用于提供驱动动力的能量接收器和/或蓄能器。该实验室产品运送元件包括：至少一个信号接收器，用以接收控制信号；控制单元，用以根据从该至少一个信号接收器获得的至少一个控制信号生成驱动信号；移动装置，用于根据该控制单元的该驱动信号在传送路径上独立移动该实验室产品传送元件，其中该驱动装置由驱动动力驱动；以及至少一个保持器，用以保持正在运送的实验室产品。此外，描述了一种传送路径布置。
W02013064656描述了一种实验室样品分配系统，该实验室样品分配系统包括：多个容器承载件，所述容器承载件各自包括至少一个磁活性装置(优选地，至少一个永磁体)并且适于承载包含样品的样品容器。一种运送装置包括：适于承载所述多个容器承载件的运送平面以及固定布置在所述运送平面下方的多个电磁致动器。所述电磁致动器适于通过向该容器承载件施加磁力来移动放置在所述运送平面的顶部上的所述容器承载件。控制装置适于通过驱动所述电磁致动器来控制在所述运送平面的顶部上的所述容器承载件的移动，其中该所述制装置适于控制该移动，使得多于两个容器承载件可同时且彼此独立地移动。
EP3385893公开了用于控制运送装置的移动和/或在各种工作站处进行的操作的系统、方法和机器可执行的编码指令集。特别地，本公开提供了用于控制被配置用于完全和/或部分自动装卸物品的运送装置的移动和/或控制在各种工作站处进行的操作的方法、系统和计算机可读介质。
“马涛、A.Elssamadisy、N.Flann和B.Abbott，“移动机器人的最优路径重新规划：一种大规模并行增量A*算法”，机器人与自动化国际会议论文集，美国新墨西哥州阿尔伯克基，1997，2727-2732页，卷3，doi:10.1109/ROBOT.1997.619372。”公开了增量A*算法用于移动机器人车辆的预计算和维护路线的主要优势，即该方法的完整性和最优性。然而，当对大世界进行建模或需要精细分辨率时，计算负担变得不合理，因为复杂性受建模区域的约束。当涉及多辆车和多个目标时，这个问题会变得复杂，因为必须保持从每辆车到每个目标的路线。公开了一种适合在VLSI中实现的大规模并行增量A*算法。并行算法的迭代次数受最佳路径长度的约束，为大世界提供了显著的加速。经验研究与可行的VLSI设计相结合估计，在1000x 1000的世界上的路径计算可以在大约110mS的更糟糕情况下完成。
EP 3 537 159 A1描述了一种操作实验室样品分配系统的方法，其中该实验室样品分配系统包括：-多个样品容器承载件，其中该样品容器承载件适于承载实验室样品容器；-运送平面，其中该运送平面适于支撑该样品容器承载件；以及-多个驱动元件，其中该驱动元件适于使该样品容器承载件在该运送平面上移动，其中该方法包括以下步骤：-a)为该样品容器承载件中的一个样品容器承载件计划从运送平面上的起点到目标的移动路径，其中该运送平面由多个节点逻辑建模，其中该节点在至少一个时间窗口内是空闲的或在至少一个时间窗口内被预留，其中该计划包括分析从该节点中的一个的空闲时间窗口到至少一个下一个节点和至少一个再下一个节点的空闲时间窗口的可达性，使得该一个样品容器承载件的计划移动从该一个节点通过该下一个节点到该至少一个再下一个节点是不间断的，以及预留包括节点的时间窗口序列的计划移动路径；以及-b)通过控制该驱动元件中的至少一个驱动元件来执行，使得该一个样品容器承载件沿着运送平面上的预留移动路径移动。
US 2019/152057 A1描述了一种机器人负载装卸器协调系统，该系统包括机器人负载装卸器，该机器人负载装卸器被配置用于在使用时穿过以网格形式布置的多个单元。负载装卸器被布置为接收与执行从起始单元到目的地单元的所选择的确定路线相关联的指令。处理资源被布置为支持移动优化器，该移动优化器被布置为使用A*寻路算法迭代地确定多条路线，以便分别确定从多个单元中的多个单元到目的地单元的多个路线集。多个单元中的多个单元包括起始单元，并且移动优化器被布置为选择从关于起始单元的路线集到目的地单元的最佳路线。
发明内容
本发明的目的是实现一种操作分配系统的可靠方法。这通过根据权利要求1所述的方法来实现。
本发明的第一方面涉及一种操作分配系统的方法，其中该分配系统包括多个承载件，其中该承载件适于承载一个或多个物品。运送平面适于支撑承载件。
驱动装置适于移动在运送平面上的承载件，并且控制装置控制该驱动装置。
该方法包括以下步骤：
在分配系统的初始化期间，控制装置预定义运送平面上的安全点的模式，其中在安全点上可以放置承载件，并且在该分配系统的该初始化之后，该控制装置计算该承载件的部分路线，使得每条部分路线的结束位置是该安全点中的一个或具有到在下一条部分路线中可到达的安全点中的一个的自由路径。
这避免或最大限度地减少了死锁的发生，死锁意味着阻塞运送平面上的承载件。安全点是运送平面上可以放置和再次移开承载件的位置。因此安全点在运送平面上至少具有一个不为安全点的相邻位置，这样即使这个安全点邻域的所有安全点都被其他承载件占据，也可以将该安全点上的承载件从该安全点移除。
这种在安全点上的放置或安全点的可达性保证了在运送平面上的承载件发生交通堵塞的情况下，该承载件将被放置到安全点上，从而仍然允许自由路径。
通常，运送平面上的承载件从起始位置到最终目的地位置的路线被划分为到中间目的地的一条或多条部分路线。
运送平面包括多个逻辑位置。术语“逻辑位置”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体可以指适于支撑承载件的运送平面的任意位置，但不限于此。运送平面的表示可以是具有逻辑位置或逻辑位置以及它们之间允许的连接的图。运送平面可在数学上映射到逻辑位置图或逻辑位置以及它们之间允许的连接的图。可使用该图来执行逻辑位置上的承载件的路线选择，例如路线的寻找。安全点可以在这些逻辑位置之外定义。逻辑位置可通过硬件要求和/或软件在运送平面上定义。逻辑位置中的每一个均可被配置为仅被一个承载件占据。因此，两个承载件不能共享一个逻辑位置。分配系统可被配置用于使多个承载件在运送平面上经由相应计算的部分路线移动，其中相应路线可从第一逻辑位置通向第二逻辑位置，即相应部分路线的结束位置。然而，在每个承载件的部分路线无限制访问逻辑位置中的每一个的情况下，运送平面上的多个承载件可能造成交通阻塞。在最坏的情况下，承载件可能会干扰或阻塞彼此的移动，使得无法完成路线。因此，本发明提出针对承载件的部分路线的结束位置的边界条件和/或约束，具体提出每条部分路线的该结束位置是安全点中的一个或具有到在下一条部分路线中可到达的安全点中的一个的自由路径。因此，用于计算部分路线的控制装置可能根本不会将其他未被预定义为安全点的逻辑位置视为部分路线的结束位置，或者可能仅当承载件具有到在下一条部分路线中可到达的安全点中的一个的自由路径时才会将其视为部分路线的结束位置。这种用于计算部分路线的边界条件和/或约束可以保证在运送平面上的承载件发生交通堵塞的情况下，该承载件将被放置到安全点上，从而仍然允许移动承载件以完成所计算的相应部分路线。因此，在交通阻塞的情况下，该交通阻塞将从安全点中的每一个留下一条自由路径。仍然存在交通堵塞，但这些堵塞将从安全点中的每一个留下一条自由路径。“阻塞”中被占据的安全点将呈现出运送平面上的安全点的模式。如果交通量减少，可以解决阻塞问题，而承载件不会相互阻塞。阻塞会导致无休止的计算循环。根据本发明，在交通堵塞的情况下，只允许安全点。因此，如果前面所有的安全点都被占据，则承载件无法移动，因为没有可以到达或可以在下一个移动中到达的安全点。
如上所述，在分配系统的初始化期间，逻辑位置可以由控制装置预定义为安全点的模式和其他逻辑位置。其他逻辑位置可以被定义为安全点周围的过道和/或空白空间。控制装置可以被配置用于从全部逻辑位置中选择安全点的模式。术语“安全点”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体可以指考虑到占据逻辑位置的承载件的运动范围而选择的所述逻辑位置，但不限于此。运动范围可以是：承载件可以被放置在安全点上并且可以被再次移开，特别是在下一条部分路线中。虽然可以为承载件预留安全点和到该安全点的路径，但其他承载件仍然可以驶过所述安全点。但可能不允许这些承载件在所述安全点处停留。可以选择安全点的模式，使得即使在该模式的所有安全点都被承载件占据的情况下，也可以从该安全点移动承载件。可以选择安全点的模式，使得安全点中的每一个具有运送平面上的不为安全点的至少一个相邻位置。例如，可以选择安全点的模式，使得安全点中的每一个具有运送平面上的不为安全点的至少两个相邻位置。例如，可以选择安全点的模式，使得安全点不为运送平面上的相邻逻辑位置。例如，可以选择安全点的模式，使得安全点被不为安全点的至少一个逻辑位置隔开。因此，即使该安全点邻域中的所有安全点都被其他承载件占据，也可以将该安全点上的承载件从该安全点移除。控制装置可以被配置用于计算部分路线，该部分路线具有边界条件(即所有承载件仅可以停到安全点上并且不可以停在过道和/或空白空间中)或至少具有到下一条部分路线中的安全点的自由路径。控制装置可以被配置用于计算部分路线，该部分路线具有边界条件，即在承载件可以开始移动之前，对于每次移动，所有承载件都在安全点上。控制装置可以被配置用于计算部分路线，该部分路线具有边界条件，即安全点是针对每条部分路径来定义的并且必须是可到达的，使得在高交通量的情况下，仅安全点被占据。
安全点的各种模式都是可能的。例如，安全点的模式可能与方向有关，例如，对于特定的行进方向。具有与方向相关的安全点的优点可能是：放置在两个相邻安全位置上的两个承载件将不会具有相反的方向。两个承载件中的一个承载件将必须围绕另一个承载件移动，以继续移动。模式可以包括多个安全点簇。可以围绕每个安全点簇布置沿着优选移动方向的移动通道。运送平面可以包括多个运送模块。常数数量的安全点可以用于每个运送模块。承载件朝向下一个内拐角的移动方向可以确定哪些安全点可以用于运送模块中。
在该方法的另一实施例中，控制装置计算部分路线，使得如果运送平面上的交通量超过预定义密度(例如，运送平面的50％被承载件覆盖)或在交通阻塞的情况下(即所选路线上前方没有安全点)，承载件停在安全点上。
操作分配系统的方法的另一方面是：在分配系统的初始化中，移交位置在运送平面上定义以移交物品，并且其中预定义安全点，使得移交位置之间存在在安全点旁边的自由路径。
操作分配系统的方法的另一方面是：控制装置在分配系统的初始化期间将移动方向定义为运送平面上的，特别是在其特别为彼此垂直的至少两个方向上的直线，其中所计算的路线使用这些移动方向。
这降低了计算路线的自由度，使得计算变得更快。特别地，承载件仅在直线上移动并且如果它们改变方向则停止，特别地，承载件仅以90度的角度分辨率改变方向。
所公开的操作分配的方法的另一方面是：逻辑位置在运送平面上定义，其中安全点是逻辑位置。
逻辑位置可以通过硬件要求和/或仅通过软件在运送平面上定义。前者就是这种情况，例如，用于在运送平面下方具有电磁线圈的运送系统，以推动和/或拉动具有主动磁性装置的承载件。因此，可以很好地定义承载件的位置位于电磁线圈上方。后者是任何运送平面上的自驱动承载件的情况，例如，车间区域中的地面。在这种情况下，逻辑位置可以通过软件在运送平面上的特定位置上定义。
在另一实施例中，对于每个逻辑位置，控制装置在分配系统的初始化期间计算针对每个逻辑位置到下一个安全点(特别是在移动通过n个逻辑位置内可到达的安全点)的部分路线，这些部分路线存储在查找表中。N为在3至60范围内的整数，特别地为在12至30范围内的整数，更特别地为24。
操作分配系统的方法的另一方面是：运送平面由彼此连接的块元件组成，其中在分配系统的初始化期间，控制系统通过创建针对该块元件的每条边的矢量来识别边界从而映射运送平面的布局，基于相邻块元件的相邻矢量来抵消所有矢量，并合并邻近的且具有相同方向的剩余矢量。因此，运送平面的简单且可靠的边界映射是可能的，并且如果块几何形状改变，则可以轻易重复该边界映射。
操作分配系统的方法的另一方面是：在分配系统的映射期间，通过以下来识别内拐角：识别邻近剩余矢量的方向的变化并计算其矢量积以及根据矢量的初始方向将内拐角或外拐角分别映射到负矢量积或正矢量积。这允许可靠地检测内拐角。
在运送平面的平面中，逻辑位置可以通过相邻逻辑位置的数量来表征。内逻辑位置可以有四个相邻的和/或邻近的逻辑位置，允许在四个方向上移动。术语“拐角”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体可以指在至少一个移动方向上不具有相邻和/或邻近的逻辑位置的逻辑位置，但不限于此。术语“内拐角”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体可以指在一个移动方向上不具有相邻和/或邻近的逻辑位置的逻辑位置，但不限于此。内拐角可以具有三个相邻和/或邻近的逻辑位置。术语“外拐角”是广义的术语且被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义，并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体可以指在两个移动方向上不具有相邻和/或邻近的逻辑位置的逻辑位置，但不限于此。外拐角可以具有两个相邻和/或邻近的逻辑位置。
操作分配系统的方法的另一方面是：在初始化期间,确定相邻内拐角。
如果由拐角所跨越的矩形完全位于运送平面上，或者换句话说，该矩形不包括运送平面之外的分配，则两个内拐角是近邻。
操作分配系统的方法的另一个方面是：计算路线，使得承载件在经过内拐角时保持与内拐角的距离。这意味着承载件不会在拐角周围的最短路径上移动，但这将提高分配方法的整体吞吐量并避免承载件之间的冲突以及因此避免其中承载件相互阻塞的可能死锁。拐角(诸如内拐角或外拐角)可能是针对移动承载件的可能瓶颈，因为在拐角处承载件限制了在至少一个方向上的移动范围。因此，对内拐角和外拐角的检测可能有利于防止交通阻塞。本发明提出了识别拐角并考虑拐角以用于计算部分路线。例如，可以计算承载件的路线，使得承载件在经过内拐角时保持与内拐角的距离。控制装置可以被配置用于考虑到承载件不会尽可能靠近内拐角移动来计算部分路线。控制装置被配置用于考虑到方向改变之前的路径点考虑了起始位置至运送平面的外边界(也被表示为系统边界，最靠近内拐角)之间的距离来计算部分路线。内拐角可以由运送平面的两个外边界形成。在起始位置，承载件可以面向外边界中的一个外边界并且具有到所述外边界的第一距离。控制装置可以被配置用于考虑到在移动所述承载件期间保持第一距离来计算在内拐角周围的所述承载件的部分路线。控制装置可以被配置用于仅考虑具有对应于与形成所述内拐角的外边界的第一距离的距离的逻辑位置来计算在该内拐角周围的所述承载件的部分路线。在多个承载件的情况下，这可以允许确保该多个承载件在改变移动方向之前围绕内拐角均匀地间隔开并且避免内拐角处的交通阻塞。
操作分配系统的方法的附加方面是：在初始化期间，确定相邻内拐角之间的曼哈顿距离。曼哈顿距离是沿直角处的轴线测量的两点之间的距离。例如，在A点位于(x1,y1)和B点位于(x2,y2)的平面中，曼哈顿距离可以是|x1-x2|+|y1-y2|。
操作分配系统的方法的另一方面是：在初始化期间，生成节点网络，从而指示至少两个，特别是所有相邻内拐角之间的路径和曼哈顿距离。
在该方法的另一实施例中，在初始化期间，创建查找表，该查找表将两个内拐角作为输入参数，并将输入内拐角之间的路径作为中间内拐角的列表输出，并且此外还输出沿该路径的曼哈顿距离。
这允许快速且可靠的路线计算。如果两条路线具有相同的距离，则中间节点较少的路线更受青睐。
操作分配系统的方法的另一方面是：使用以下通过承载件的当前位置和其到下一个中间目的地位置的目的地位置之间的曼哈顿距离来确定该承载件的部分路线：
1.沿着直线，如果不能，则沿着L形路径，如果不能，则
3.使用A*算法确定下一个中间目的地位置，如果不能，则
4.如果承载件停留在当前位置少于n秒，则等待邻域的变化
a.如果发生变化，以1..重新开始
b.如果承载件等待的时间长于n秒，则
c.搜索下一个安全点并使用所述A*算法到达这个安全点，并且如果不可能
d.等待邻域的变化，并且如果发生变化，以1..重新开始
其中n为1与10之间的数字，特别地为3。
这允许对承载件进行可靠且简单的路线选择。
目的地位置可以是承载件最终必须到达以完成其任务的位置。中间位置可以是承载件在去目的地位置的路上的位置。对于中间位置，必须满足以下限制：其为安全点中的一个，或者承载件具有从中间位置到在必须完成的下一条部分路线中可到达的安全点中的一个的自由路径。中间位置可以是部分移动的终点。
操作分配系统的方法的另一方面是：针对承载件预留确定的部分路线，直到该承载件到达其中间目的地或最终目的地。这意味着没有其他承载件可以使用预留路线或相应承载件正在移动。
这允许该方法考虑其他承载件的路线和位置以计算针对一个承载件的路线。
操作分配系统的方法的附加方面是：对于每个承载件，一个接一个地确定下一个中间目的地位置，直到到达最终目的地位置。这意味着承载件的总路线被划分成更小的部分路线。
这允许更好地考虑其他承载件并增加所有承载件朝向其最终目的地的流量。
操作分配系统的方法的另一方面是：位置确定系统确定承载件在运送平面上的位置，并向控制器发送位置更新消息，这触发释放已经由承载件在其当前移动上通过的预留逻辑区域。
这允许更快地释放路线或部分路线上的预留逻辑位置，并因此更高效地对所有承载件进行路线选择，这增加了该方法的总吞吐量。
操作分配系统的方法的另一方面是：承载件从不移动长于m个逻辑位置，其中m为3与50之间的整数，特别地为10与30之间的整数，更特别地为24。
这允许该方法的总吞吐量更高。
然而，涉及与本文公开的特征的组合的其他实施例也是可行的。
总结并且不排除其他可能的实施例，可以设想以下实施例：
实施例1.一种操作分配系统的方法，其中所述分配系统包括：
多个承载件，其中该承载件适于承载一个或多个物品；
运送平面，其中运送平面适于支撑承载件；
驱动装置，其中该驱动装置适于移动在所述运送平面上的所述承载件；
以及控制装置，该控制装置适于控制所述驱动装置；
其中该方法包括以下步骤：
在分配系统的初始化期间，控制装置预定义运送平面上的安全点的模式，其中在安全点上可以放置承载件，并且
在该分配系统的该初始化之后，该控制装置计算该承载件的部分路线，使得每条部分路线的结束位置是该安全点中的一个或具有到在下一条部分路线中可到达的安全点中的一个的自由路径。
实施例2.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中移交位置在运送平面上定义以移交物品，并且其中预定义安全点，使得在移交位置之间存在在安全点旁边的自由路径。
实施例3.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中控制装置在分配系统的初始化期间将移动方向定义为运送平面上的，特别是在其特别为彼此垂直的至少两个方向上的直线，其中所计算的路线使用这些移动方向。
实施例4.根据前述实施例中的一个所述的操作分配系统的方法，其
中逻辑位置在运送平面上定义，其中安全点是逻辑位置。
实施例5.根据前述实施例中的一个所述的操作分配系统的方法，其
中运送平面由彼此连接的块元件组成，其中在分配系统的初始化期间，控制系统通过创建针对该块元件的每条边的矢量来识别边界从而映射运送平面的布局，基于相邻块元件的相邻矢量来抵消所有矢量，并合并邻近的且具有相同方向的剩余矢量。
实施例6.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中在分配系统的映射期间，通过以下来识别内拐角：识别邻近剩余矢量的方向的变化并计算其矢量积以及根据矢量的初始方向将内拐角或外拐角分别映射到负矢量积或正矢量积。
实施例7.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中在初始化期
间，确定相邻内拐角。
实施例8.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中计算承载件
的路线，使得承载件在经过内拐角时保持与内拐角的距离。
实施例9.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中确定相邻内
拐角之间的曼哈顿距离。
实施例10.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中生成节点网
络，从而指示至少两个，特别是所有相邻内拐角之间的路径和曼哈顿距离。
实施例11.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中使用以下通
过承载件的当前位置和其到下一个中间目的地位置的目的地位置之间的曼哈顿距离来确定该承载件的部分路线：
1.沿着直线，如果不能，则沿着L形路径，如果不能，则
3.使用A*算法确定下一个中间目的地位置，如果不能，则
4.如果承载件停留在当前位置少于n秒，则等待邻域的变化
4.1如果发生变化，以1..重新开始
5.如果承载件等待的时间长于n秒，则
5.1搜索下一个安全点并使用所述A*算法到达这个安全点，并且如果不可能
5.2等待邻域的变化，并且如果发生变化，以1..重新开始其中n为1与10之间的数字，特别地为3。
实施例12.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中针对承载件预留确定的路线，直到该承载件到达其中间目的地或最终目的地。
实施例13.根据前述实施例的操作分配系统的方法，其中对于每个承载件，一个接一个地确定下一个中间目的地位置，直到到达最终目的地位置。
实施例14.根据前述实施例中的一个所述的操作分配系统的方法，其中位置确定系统确定承载件在运送平面上的位置，并向控制器发送位置更新消息，这触发释放已经由承载件在其当前移动上通过的预留逻辑区域。
实施例15.根据前述实施例中的一个所述的操作分配系统的方法，其中承载件从不移动长于m个逻辑位置，其中m为3与50之间的整数，特别地为10与30之间的整数，更特别地为24。
附图说明
本发明的另外的任选的特征和实施例将优选地结合从属权利要求在优选实施例的后续描述中更详细地公开。其中，如本领域技术人员将认识到的，各个任选特征可以按单独的方式以及按任何任意可行的组合来实现。本发明的范围不受优选实施例的限制。在附图中示意性地描绘了实施例。其中，这些附图中相同的附图标记是指相同或功能上相当的元件。
在附图中：
图1是分配系统的透视图；
图2示出了运送平面的可能布局及对其边界进行确定的示意图；
图3示出了具有内拐角的运送平面的一部分；
图4示出了图3中所示的内拐角的路径图；
图5示意性地示出了承载件如何在内拐角周围移动；
图6部分地示出了图2中所示的运送平面的布局的定义移动方向；
图7示出了运送平面的块上的安全点的三种可能模式；以及
图8示出了用于确定承载件的路线的流程图。
具体实施方式
图1示出了分配系统10的透视图，例如，诊断实验室的运送系统，用于获得特别是患者的测试结果。
分配系统10通常包括2个部分：
首先，运送系统11，该运送系统根据由路由器软件计算的给定计划执行移动承载件14。运送系统向软件系统传达承载件14的所有或预定义的位置变化和潜在错误。
其次，软件系统，该软件系统接收关于承载件位置和错误的状态更新，并基于此状态更新和对将承载件14运送到目的地的新请求来计算针对下一个移动的新计划。这些计划被发送到运送系统以执行。
分配系统10需要在分配系统10的站点18(例如，分析器、分析前站或分析后站)之间运送物体16(例如，具有生物样品流体和/或消耗品的管)。此外，其他种类如组织、试剂、废物或一次性用品可以在站点18之间运送。站点18也可以是诊断实验室的模块，例如，等分试样生成站、离心机或执行单一分析的分析模块。在其他实施例中，分配系统10可以是仓库分配系统，用于在诸如货架和包装站的站点18之间分配物品作为物体16，或者可以是其中物体16是需要在工作站(例如，在机械车间)之间运送的坯料或半成品的制造点。此外，如果需要，运送平面也可以在站点18内用来在站点18内运送承载件。
分配系统10包括运送平面12和承载件14，该承载件在运送平面10上被移动或自行移动或甚至悬停。为了移动承载件14，分配系统10包括驱动系统。驱动系统可以通过运送平面下方的电磁线圈和承载件14中的永磁体来实现。由线圈生成的磁场然后可以推动和/或拉动承载件14中的永磁体并且因此使承载件14在运送平面12上滑动或悬停。为了将承载件14定位在运送表面12上，诸如光学传感器、磁传感器或电感传感器的传感器可以嵌入运送表面12中。其他选项可以是具有图像分析软件以定位承载件14的摄像系统。
其他实施例中的其他驱动系统也是可能的，例如具有传感器、电机和能量存储器(例如电池，特别是可充电电池)的自驱动承载件14。因此，这些自驱动承载件14也可以在运送平面12上自动驱动。在这种情况下，控制装置也可以是承载件的一部分或分布在承载件上。14.另选地，能够遍历以网格形式布置的多个单元的机器人负载装卸器是可能的。
为了控制承载件14的移动，控制系统20是分配系统的一部分。控制系统20可以例如控制线圈的驱动电流或收集承载件14的位置信息。因此，将控制系统20连接到运送系统11，特别是驱动系统和照相机21。
图1中所示的虚线表示它们的交叉点之间的图或可能的路线，这些交叉点定义逻辑位置。在此实施例中，该图形成了一个矩形网格。然而，例如，其他模型也可以采用弯曲路径。对于某些驱动系统，逻辑位置由运送平面12上的技术上可能的开始-停止位置给出。就是这种情况，例如用于运送平面12下方带线圈的驱动系统。另一方面，对于自驱动承载件来说，纯软件定义的逻辑位置是可能的，因为承载件可以在运送平面12上的任何地方开始和停止。至少逻辑位置需要在运送平面12上的距离，以便两个承载件14可以彼此相邻放置。承载件14沿着运送平面上的逻辑位置移动。
承载件14在运送平面21上的站点18之间运送物体16。将物体移交到站点18或者承载件移动到在站点18中具有类似运送系统的站点18中。如果承载件14上的物体16必须移动到相应的站点18，则运送系统上的站18之前的位置可以被定义为承载件的最终目的地。
例如，在一个实施例中，作为诊断实验室，在一个最终目的地位置，具有生物流体的管被放置到承载件中，形成分析前系统。进一步的最终目的地位置可以在站点18处，例如分析仪，在该分析仪中，管被夹住并放置在分析仪中，或者可以在最终目的地位置吸移一部分流体。
对于在站点18本身中具有相同或类似运送系统的站点18，最终目的地位置可以是运送平面12上的承载件14可以移入站点的逻辑位置。
运送平面12可以用块状运送模块24来实现。
路线选择软件模块在控制系统20中实现，或者可以另选地在连接到控制系统20的任何其他未示出的计算设备中实现。路线选择软件模块通过计算承载件14沿着逻辑位置朝向它们的最终目的地或它们需要去的站点18的部分路线来实现分配系统10的分配方法。
在图1所示的实施例中，路线选择软件模块或控制装置在初始化期间定义安全点701的模式。在分配系统10的初始化之后，控制装置20计算承载件14的部分路线，使得每条部分路线的结束位置是安全点701中的一个或具有到在下一条部分路线中可到达的安全点701中的一个的自由路径。结束位置和安全点是运送平面12上的逻辑位置。
图2示出了针对用于在初始化期间进行布局映射以识别布局边界和内拐角的特定实施例的示例。
可以通过来自具有更高层级的软件层的“配置”文件将由运送模块24构建的运送平面12的布局提供给软件模块。在初始化阶段，软件模块以围绕每个运送模块24的边界的逆时针循环创建针对每个运送模块24的四个矢量201。在下一个步骤中，每个矢量被添加到紧邻该边界的运送模块24的相邻边界的矢量。除了具有运送表面12的总体边界的矢量之外，这基于它们的相邻矢量抵消了所有矢量。组合未抵消并沿着相同方向的所有矢量，以构建边界矢量202。
在存在方向改变的地方识别布局的拐角。拐角被分组为内拐角和外拐角。相邻边界矢量之间的矢量积由软件模块计算。例如，对于矢量201的选择的逆时针旋转，边界矢量202的矢量积在内拐角203处为负而在外拐角204处为正。
运送平面12的布局的由于指示缺陷的硬件信号变化而发生的任何变化导致新的布局初始化，并且软件模块将重新计算受布局变化影响的路线。
图3示出了另一实施例的一部分，其中运送平面12具有内拐角A、B、C、D和E。在如上所述识别的内拐角A、B、C、D、E之后，定义相邻内拐角。如果跨越它们之间的矩形完全位于运送平面12上，则两个内拐角是相邻的。例如，跨越在内拐角A和内拐角C之间的矩形301位于内拐角B和内拐角D之间的开放空间中，并且因此内拐角A和内拐角C不是相邻内拐角。
在下一个步骤中，软件模块确定相邻内拐角之间的真实启发式距离，例如,曼哈顿距离。
图4示出了图3中所示的内拐角中的内拐角之间的节点网络。节点网络由软件模块生成，指示所有内拐角之间的路径和曼哈顿距离。
最后，软件模块使用将所有节点相互连接的节点网络来生成并存储列出节点之间的最短距离的表。如果存在多条路径具有连接两个节点的相同总距离，则中间节点数量最少的路径更受青睐。来自图3的布局部分的节点网络和节点距离表如下表1所示。
A B C D E
A 0 5/AB 13/ADC 8/AD 16/AE
B 5/BA 0 8/BAC 3/BD 17/BE
C 13/CDA 8/CDB 0 5/CD 13/DE
D 8/DA 3/DB 5 /DC 0 13DE
E 16/EA 17/EB 13/EC 13/ED 0
表1
例如，内拐角A和内拐角B之间的曼哈顿距离为5。可以使用任意距离单位或者例如还可以使用承载件必须沿其移动的逻辑位置的数量。由于内拐角A和内拐角C不是相邻内拐角，因此使用内拐角A、D和C的曼哈顿距离。
软件模块使用基于内拐角的节点网络作为关于如何到达运送平面中各个逻辑位置(例如，承载件14的最终目的地)的粗略计划/方向。此外，该表用于确定真实距离启发。这允许加速计算并避免在路线选择期间进行不必要的计算，即，计算运送平面12上的承载件14的路线/移动。
如果运送平面12内发生任何硬件故障或重新设计，将重新进行布局初始化和对启发式距离的确定。单个逻辑位置故障可能被视为障碍，因此逻辑位置可以被阻塞并且不需要重新初始化。
一旦初始化完成，对运送平面12上的各个承载件14进行路线选择就是可能的。路线选择决定基于承载件14的初始位置及其最终目的地而发生。软件模块一个接一个地针对每个承载件分别确定路线。
承载件14的路线是基于运送平面12的可用(即，未预留)部分上特别是自由、非预留逻辑位置上的最短距离，来确定的。
在识别承载件14在运送平面12上的初始位置及其最终目的地之后，使用相应的表(诸如表1)来确定如图4中所示的节点网络的初始相邻节点和目的地相邻节点的所有组合之间的最短路径。所计算的路线将从承载件14在运送平面12上的初始位置到其在运送平面12上的最终目的地的真实启发式距离最小化。
在该方法的实施例中，软件模块通过预留运送平面的一部分来定义所计算的路线的部分路线，特别是承载件14将沿着其移动的相应逻辑位置。一旦定义了部分路线，承载件14就开始移动，而不必等待对其他承载件的路线确定。计算部分路线，使得中间目的地到最终目的地的距离小于当前位置到最终目的地的距离。
承载件14的位置更新消息由运送系统11或驱动系统的固件在承载件14的移动期间发送，这触发释放运送平面12的预留部分，特别是在承载件14的移动期间已经在其上被驱动的逻辑区域的预留部分。
如图5所示，承载件14不会尽可能靠近内拐角A移动，但在方向改变之前它们的路径点考虑了起始位置与最靠近内拐角A的系统边界之间的距离。更靠近边界的承载件14沿虚线箭头线501移动。更远离边界的承载件14沿着点划线502移动。两者都保持与内拐角A的距离。这样做使得在改变移动方向之前多个承载件14围绕内拐角均匀地间隔开。这将导致分配方法的整体吞吐量更高。
在一个实施例中，路线由直线移动或L形移动组成，其中最大移动长度为24个逻辑位置。
在分配方法的另一实施例中，承载件的移动由传感器(诸如图1中所示的照相机21)或如上所述的运送平面12中的传感器系统实时监控。在另一实施例中，相应信号在以下情况中的一种情况、几种情况或每种情况下被发送到控制装置20：
·每当承载件14从一个运送模块24穿过到另一个运送模块时；
·每当承载件14改变移动方向时；以及
·当承载件14根据信号在部分路线之后停止时。
在图6中所示的另一实施例中，对于图2中所示的运送平面12布局，控制装置20在初始化期间在运送平面上定义如箭头601、602、603、604的移动方向。每个箭头都没有给出参考编号，并且也没有显示所有必要的箭头。仅对于运送模块624(用较粗的线增强)，存在所有必要的箭头。对于该运送模块624，箭头的每个交叉点表示运送平面12上的逻辑位置。
在初始化期间，如图7所示，安全点701在运送平面12上定义。图7示出了三个运送模块24，其中在运送模块24上具有不同模式的安全点。构建运送平面12的每个使用的运送模块24将在安全点701上具有相同或不同的模式。
在实施例中，安全点701将与逻辑位置重合。控制装置以及软件模块计算承载件的部分路线，使得部分路线在安全点处结束或者可以在下一条部分路线内到达安全点。
因此，对于承载件的每条部分路线，在运送平面上预留一个安全点。
如图7所示，对于安全点701的每种模式，在安全点701旁边存在自由路径以在运送模块上移动。
在另一实施例中，这些安全点701用于部分路线计算，其位于该部分路线的定义移动方向601、定义移动方向602上。
在另一实施例中，移交位置不被用作安全点701。
这允许避免死锁，死锁意味着承载件会互相阻碍移动并且无法再计算部分路线。
在另一实施例中，存在至少一个逻辑位置以允许围绕安全点自由移动。
在另一实施例中，每个安全点具有至少一个相邻逻辑位置，该相邻逻辑位置不为安全点并且连接到定义移交位置之间的自由路径的相邻逻辑位置。
移交位置可以是运送平面12上的其上可以放置承载件14的位置，其中物体16被移交给站点18或者承载件14可以进入和/或离开站点18。
在分配方法的另一实施例中，控制装置在初始化期间针对每个运送模块24、624定义常数数量的安全点。
图8示出了控制装置以及/或软件模块如何计算承载件14的下一条部分路线的流程图。1.使用以下通过承载件的当前位置和其到下一个中间目的地位置的目的地位置之间的曼哈顿距离来确定承载件的部分路线：
1.沿着直线，如果不能
2.则沿着L形路径，如果不能，则
3.使用A*算法确定下一个中间目的地位置，如果不能，则
4.如果承载件停留在当前位置少于n秒，则等待邻域的变化
如果发生变化，以1..重新开始
如果承载件等待的时间长于n秒，则
5.搜索下一个安全点并使用所述A*算法到达这个安全点，并且如果不可能
4.等待邻域的变化，并且如果发生变化，以1..重新开始
其中n为1与10之间的数字，特别地为3。
邻域可以被定义为围绕承载件14的位置具有k个逻辑位置的半径的区域，或者为承载件214当前放置在其上的运送模块24、运送模块624。K在2至50的范围内，特别在6至40的范围内，更特别在10至25的范围内。
特别地，计算每条部分路线，以移动通过24个逻辑位置或更少。
在另一实施例中，控制装置20生成针对等待超过m秒的承载件的等待列表，其中m等于或大于20秒。特别地，针对整个运送布局生成此列表。每当承载件超过等待时间m时，等待列表就会更新。然后，承载件14列在列表的末尾。
如果自由路径或安全点在邻域中再次可用，则接下来该邻域中的在列表最高处的承载件14将被移动，并且将计算该承载件14的部分路线，如图8所示。
承载具有高优先级的对象16的承载件14总是被设置在列表的顶部，或者根据对象16的优先级被放置在列表中。
在该方法的另一实施例中，从放置在可能的安全点701上的任何承载件清空缺陷逻辑区域旁边的逻辑区域。可能的安全点701被擦除，并且承载件不能再停在那里，但仍然可以驶过这些区域。

Claims (14)

1.一种操作分配系统的方法，其中所述分配系统包括：
多个承载件，其中所述承载件适于承载一个或多个物品；
运送平面，其中所述运送平面适于支撑所述承载件，其中逻辑位置在所述运送平面上定义；
驱动装置，其中所述驱动装置适于移动在所述运送平面上的所述承载件；
以及控制装置，所述控制装置适于控制所述驱动装置；
其中所述方法包括以下步骤：
在所述分配系统的初始化期间，所述控制装置从所述逻辑位置预定义所述运送平面上的安全点的模式，其中安全点是考虑到占据所述逻辑位置的承载件的运动范围而选择的逻辑位置，使得在所述安全点上可以放置承载件并且也可以将其再次移开；以及
在所述分配系统的所述初始化之后，所述控制装置计算所述承载件的部分路线，使得每条部分路线的结束位置是所述安全点中的一个或具有到在下一条部分路线中可到达的所述安全点中的一个的自由路径。
2.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中移交位置在所述运送平面上定义以移交所述物品，并且其中预定义所述安全点，使得在所述移交位置之间存在在所述安全点旁边的自由路径。
3.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中所述控制装置在所述分配系统的所述初始化期间将移动方向定义为所述运送平面上的，特别是在其特别为彼此垂直的至少两个方向上的直线，其中所计算的路线使用这些移动方向。
4.根据前述权利要求中的一项所述的操作分配系统的方法，其中所述运送平面由彼此连接的块元件组成，其中在所述分配系统的所述初始化期间，所述控制系统通过创建针对所述块元件的每条边的矢量来识别边界从而映射所述运送平面的布局，基于相邻块元件的相邻矢量来抵消所有矢量，并合并邻近的且具有相同方向的剩余矢量。
5.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中在所述分配系统的映射期间，通过以下来识别内拐角：识别邻近剩余矢量的方向的变化并计算其矢量积以及根据所述矢量的初始方向将内拐角或外拐角分别映射到负矢量积或正矢量积。
6.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中在初始化期间，确定相邻内拐角。
7.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中计算所述承载件的所述路线，使得所述承载件在经过所述内拐角时保持与所述内拐角的距离。
8.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中确定相邻内拐角之间的曼哈顿距离。
9.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中生成节点网络，从而指示至少两个，特别是所有相邻内拐角之间的路径和曼哈顿距离。
10.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中使用以下通过承载件的当前位置和其到下一个中间目的地位置的目的地位置之间的所述曼哈顿距离来确定承载件的所述部分路线：
1.沿着直线，如果不能，则沿着L形路径，如果不能，则
3.使用A*算法确定所述下一个中间目的地位置，如果不能，则4.如果承载件停留在当前位置少于n秒，则等待邻域的变化
4.1.如果发生变化，以1..重新开始
5.如果承载件等待的时间长于n秒，则
5.1.搜索下一个安全点并使用所述A*算法到达这个安全点，并且如果不可能
5.2.等待邻域的变化，并且如果发生变化，以1..重新开始其中n为1与10之间的数字，特别地为3。
11.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中针对所述承载件预留确定的路线，直到所述承载件到达其中间目的地或最终目的地。
12.根据前述权利要求所述的操作分配系统的方法，其中对于每个承载件，一个接一个地确定所述下一个中间目的地位置，直到到达最终目的地位置。
13.根据前述权利要求中的一项所述的操作分配系统的方法，其中位置确定系统确定所述承载件在所述运送平面上的位置，并向所述控制器发送位置更新消息，这触发释放已经由所述承载件在其当前移动上通过的预留逻辑区域。
14.根据前述权利要求中的一项所述的操作分配系统的方法，其中承载件从不移动长于m个逻辑位置，其中m为3与50之间，特别是10与30之间的整数，更特别地为24。
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