CN116308091A - 基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统及方法 - Google Patents

基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统，用户终端执行任务管理，对任务执行的优先级按照任务的下单时间和任务处理完成的预估时间进行处理，得到优先处理的紧急任务；并对紧急任务在用户终端进行位置标记，用户终端选取以紧急任务位置为中心100m2范围内的所有机器人进行调度；控制终端对选取的机器人进行配置处理，得到执行所述紧急任务的选中机器人，并对选中机器人进入任务分配；机器人终端接收控制终端分配的任务并执行，本发明中仓储库中的任务基于入库时间距离当前时间最长的任务和完成该任务所需的时间进行优先级排序，优先处理仓储库中积压的任务和处理周期长的任务，能够有效避免仓储库中出现任务积压。

Description

基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统及方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统及方法。
背景技术
在互联网的飞速发展的背景下，越来越多的智能设备代替人工来完成各种各样的复杂操作，机器人即为该智能设备的典型之一，随着所要完成的工作复杂程度的加深，一台机器人已经满足不了工作的需求，多个机器人之间的协同工作也越来越普遍。
尤其在智能仓储的应用场景中，需要机器人对仓储内的任务进行运输处理，而现有的机器人对仓储任务处理过程中，没有对仓储任务处理的优先级排序，导致仓储内容易发生任务积压，仓储流转速度慢。
发明内容
本发明的目的在于提供基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统及方法，本发明中仓储库中的任务基于入库时间距离当前时间最长的任务和完成该任务所需的时间进行优先级排序，优先处理仓储库中积压的任务和处理周期长的任务，能够有效避免仓储库中出现任务积压，能有效腾空仓储库，提高仓储库内任务的流转效率，并对执行任务的机器人进行配置管理，使机器人执行任务分工明确，提高多台机器人联合执行效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统，包括用户终端、控制终端和机器人终端；
用户终端执行任务管理，对任务执行的优先级按照任务的下单时间和任务处理完成的预估时间进行处理，得到优先处理的紧急任务；
并对紧急任务在用户终端进行位置标记，用户终端选取以紧急任务位置为中心100m2范围内的所有机器人进行调度；
控制终端对选取的机器人进行配置处理，得到执行所述紧急任务的选中机器人，并对选中机器人进入任务分配；
机器人终端接收用户终端分配的任务并执行。
作为本发明进一步的方案：所述用户终端包括任务管理单元，任务管理单元对所有任务的管理步骤如下：
S1：选取用户任务下单时间与当前时间的差值，将用户任务下单时间与当前时间的差值标记为T1；
S2：根据用户任务量进行预估完成时间分析，将完成用户任务所需的时间标记为D1；
S3：根据公式M＝T1×a1+D1×a2计算得到当前任务的紧急值M，其中，a1、a2均为预设比例换算系数；
S4：设定当前任务完成指令的第一提醒阈值为Y1；第二提醒阈值为Y2；其中Y2大于Y1；
当Y2≤M时，任务管理单元生成紧急指令和回应指令并将其发送至用户终端上，同时进行回应处理并对属于紧急任务位置100m2范围内的机器人进行调度。
作为本发明进一步的方案：S4中对属于紧急任务位置100m2范围内的机器人进行调度是基于用户终端的地图信息单元，地图信息单元基于卫星定位存储有仓储内部电子地图。
作为本发明进一步的方案：控制器终端包括用于机器人配置选择的任务配置单元，任务配置单元的工作步骤为：
Q1：获取当前在100m2范围内的机器人并将其标记为初选目标，用符号Rj，j＝1、……、n；
Q2：设定初选目标的当天的工作总时长为P1Rj，将初选目标的投入使用的实际时间与系统当前时间进行时间差计算得到初选目标总工作时间，并标记为P2Rj；获取初选目标当前时间的电池储备余量，并将其标记为DRj；
Q3：根据公式
Figure BDA0003838664530000031
计算得到初选目标的匹配值Ch，其中d3、d4、d5与d6均为预设比例换算系数，δ为预设的修正系数，δ为1.1572；
Q4：设定完成当前任务机器人的第一匹配阈值为C1，选取Ch≥C1时所有的选取目标为选中机器人，任务配置单元将选中机器人的配置指令发送中用户终端，用户终端对接收的配置指令对标记的机器人二次标记；
Q5：将用户终端二次标记的机器人动作指令传送至机器人终端，机器人终端接收紧急任务指令和紧急任务位置信息，机器人终端的执行单元控制机器人向紧急任务位置出发，并执行相应的任务。
作为本发明进一步的方案：Q5中，基于控制器终端的任务调配单元对执行任务的机器人的调配步骤如下：
Q51：根据选中机器人与当前任务在电子地图中的位置信息，选取距离当前任务最接近的机器人进行最远距离任务执行；
Q52：根据选中机器人中的机器人电量的优先级进行排序，使电量最高的机器人优先执行配送重量最大的任务执行；
Q53：根据选中机器人中的机器人总工作时长进行排序，使总工作时长最长的机器人优先执行配送距离最近的任务执行。
作为本发明进一步的方案：基于多指令响应的多机器人协同工作控制方法，应用于用户终端，用户终端与多个机器人采用BLE技术进行通信连接，用户终端通过任务管理单元对仓储库内用户任务进行优先级排序，对入库时间距离当前时间最长的任务和完成该任务所需的时间进行权重分配，得到仓储库内任务处理的优先等级，根据优先等级选取当初处理的任务在电子地图中的位置信息，将得到的紧急任务指令及紧急任务位置指令传送至控制器终端，控制器终端进行机器人配置管理。
作为本发明进一步的方案：基于多指令响应的多机器人协同工作控制的方法,应用于控制器终端，控制器终端接收用户终端的紧急任务指令及紧急任务位置指令，并根据紧急任务位置指令对所有选中机器人进行配置分析，配置分析基于机器人的当天的工作总时长、投入使用的实际时间与系统当前时间的差值和机器人当前时间的电池储备余量，选取当前系统中机器人电量最足、当天工作时间最短和当前工作周期最短的机器人进行任务执行，并将选中执行任务的机器人指令传送至用户终端。
作为本发明进一步的方案：基于多指令响应的多机器人协同工作控制的方法,应用于机器人终端，用于接收用户终端传送的执行任务的机器人指令进行任务执行。
本发明的有益效果：
(1)本发明中仓储库中的任务基于入库时间距离当前时间最长的任务和完成该任务所需的时间进行优先级排序，优先处理仓储库中积压的任务和处理周期长的任务，能够有效避免仓储库中出现任务积压，能有效腾空仓储库，提高仓储库内任务的流转效率；
(2)本发明中对执行仓储库中的任务进行多机器人的配置选择，即通过对以任务为中心100m2范围内机器人的当天的工作总时长、投入使用的实际时间与系统当前时间的差值和机器人当前时间的电池储备余量进行记录，选取当前系统中机器人电量最足、当天工作时间最短和当前工作周期最短的机器人进行任务执行，能够有效提高仓储库任务的执行效率，加快工作进程；
(3)本发明机器人在任务执行过程中，选取距离当前任务最接近的机器人进行最远距离任务执行，使电量最高的机器人优先执行配送重量最大的任务执行，使总工作时长最长的机器人优先执行配送距离最近的任务执行，使机器人执行任务时分工明确，提高执行效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明原理图的结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统，应用于多个机器人于同一应用环境中进行工作，多个机器人间组网控制系统包括用户终端、控制终端和机器人终端；
用户终端与多个机器人采用BLE技术进行通信连接，用户终端还包括任务管理单元和地图信息单元；
控制终端包括任务配置单元和任务调配单元；
机器人终端包括定位单元和执行单元。
任务管理单元用以存储用户的任务指令，并对用户任务的优先级进行排序，用户任务的优先级排序是通过任务的下单时间和任务处理的预估时间进行计算得到；
具体步骤如下：
S1：选取用户任务下单时间与当前时间的差值，将用户任务下单时间与当前时间的差值标记为T1；
S2：根据用户任务量进行预估完成时间分析，将完成用户任务所需的时间标记为D1；
S3：根据公式M＝T1×a1+D1×a2计算得到当前任务的紧急值M，其中，a1、a2均为预设比例换算系数；
S4：设定当前任务完成指令的第一提醒阈值为Y1；第二提醒阈值为Y2；其中Y2大于Y1；
当M<Y1时，任务管理单元生成紧急指令并将其发送至用户终端；当Y1≤M<Y2时，任务管理单元生成紧急指令和回应指令并将其发送至用户终端上，同时进行回应处理；当Y2≤M时，任务管理单元生成紧急指令和回应指令并将其发送至用户终端上，同时进行回应处理并对属于紧急任务位置100m2范围内的机器人进行调度。
S4中对于紧急任务中的机器人调度基于地图信息单元进行处理，地图信息单元包括当前任务区域的电子地图；
地图信息单元的处理步骤如下：
S41：获取紧急任务指令并解析紧急任务指令，得到该紧急任务中在电子地图中的位置信息；
S42：基于机器人终端的定位单元，在每个所述机器人身上均设置定位装置，通过定位装置用于实时获取每个所述机器人的当前位置信息；
其中，定位装置为卫星定位系统；
S43：在电子地图中，选取以紧急任务位置为中心100m2范围内所有的机器人并标记，将标记的机器人数量信息及所标记的机器人位置信息发送至用户终端，用户终端将接收的已标记机器人位置及数量发送至控制器终端。
控制器终端接收用户终端传送的标记机器人位置及数量信息生成配置指令，将配置指令通过任务配置单元对完成紧急任务进行机器人分配，具体步骤为：
Q1：获取当前在100m2范围内的机器人并将其标记为初选目标，用符号Rj，j＝1、……、n；
Q2：设定初选目标的当天的工作总时长为P1Rj，将初选目标的投入使用的实际时间与系统当前时间进行时间差计算得到初选目标总工作时间，并标记为P2Rj；获取初选目标当前时间的电池储备余量，并将其标记为DRj；
Q3：根据公式
Figure BDA0003838664530000071
计算得到初选目标的匹配值Ch，其中d3、d4、d5与d6均为预设比例换算系数，δ为预设的修正系数，δ为1.1572；
Q4：设定完成当前任务机器人的第一匹配阈值为C1，选取Ch≥C1时所有的选取目标为选中机器人，任务配置单元将选中机器人的配置指令发送中用户终端，用户终端对接收的配置指令对标记的机器人二次标记；
Q5：将用户终端二次标记的机器人动作指令传送至机器人终端，机器人终端接收紧急任务指令和紧急任务位置信息，机器人终端的执行单元控制机器人向紧急任务位置出发，并执行相应的任务。
Q5中，基于控制器终端的任务调配单元对执行任务的机器人的调配步骤如下：
Q51：根据选中机器人与当前任务在电子地图中的位置信息，选取距离当前任务最接近的机器人进行最远距离任务执行；
Q52：根据选中机器人中的机器人电量的优先级进行排序，使电量最高的机器人优先执行配送重量最大的任务执行；
Q53：根据选中机器人中的机器人总工作时长进行排序，使总工作时长最长的机器人优先执行配送距离最近的任务执行。
本发明在使用时，以仓储库通过机器人的配送为例，用户终端的任务管理单元对仓储库内用户任务进行优先级排序，对入库时间距离当前时间最长的任务和完成该任务所需的时间进行权重分配，得到仓储库内任务处理的优先等级，即根据优先等级选取当初处理的任务在电子地图中的位置信息；
并以该任务位置信息在电子地图中位置信息，选取电子地图中以该任务位置为中心100m2范围内的机器人进行任务执行；
控制器终端对以该任务位置为中心100m2范围内的机器人进行配置，配置过程中对100m2范围内机器人的当天的工作总时长、投入使用的实际时间与系统当前时间的差值和机器人当前时间的电池储备余量进行记录，选取当前系统中机器人电量最足、当天工作时间最短和当前工作周期最短的机器人进行任务执行；
机器人终端在任务执行过程中根据选中机器人与当前任务在电子地图中的位置信息，选取距离当前任务最接近的机器人进行最远距离任务执行，根据选中机器人中的机器人电量的优先级进行排序，使电量最高的机器人优先执行配送重量最大的任务执行，根据选中机器人中的机器人总工作时长进行排序，使总工作时长最长的机器人优先执行配送距离最近的任务执行。
本发明的核心要点一：本发明中仓储库中的任务基于入库时间距离当前时间最长的任务和完成该任务所需的时间进行优先级排序，优先处理仓储库中积压的任务和处理周期长的任务，能够有效避免仓储库中出现任务积压，能有效腾空仓储库，提高仓储库内任务的流转效率；
本发明的核心要点二：本发明中对执行仓储库中的任务进行多机器人的配置选择，即通过对以任务为中心100m2范围内机器人的当天的工作总时长、投入使用的实际时间与系统当前时间的差值和机器人当前时间的电池储备余量进行记录，选取当前系统中机器人电量最足、当天工作时间最短和当前工作周期最短的机器人进行任务执行，能够有效提高仓储库任务的执行效率，加快工作进程。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统，其特征在于，包括用户终端、控制终端和机器人终端；
用户终端执行任务管理，对任务执行的优先级按照任务的下单时间和任务处理完成的预估时间进行处理，得到优先处理的紧急任务；
并对紧急任务在用户终端进行位置标记，用户终端选取以紧急任务位置为中心100m2范围内的所有机器人进行调度；
控制终端对选取的机器人进行配置处理，得到执行所述紧急任务的选中机器人，并对选中机器人进入任务分配；
机器人终端接收用户终端分配的任务并执行。
2.根据权利要求1所述的基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统,其特征在于，所述用户终端包括任务管理单元，任务管理单元对所有任务的管理步骤如下：
S1：选取用户任务下单时间与当前时间的差值，将用户任务下单时间与当前时间的差值标记为T1；
S2：根据用户任务量进行预估完成时间分析，将完成用户任务所需的时间标记为D1；
S3：根据公式M＝T1×a1+D1×a2计算得到当前任务的紧急值M，其中，a1、a2均为预设比例换算系数；
S4：设定当前任务完成指令的第一提醒阈值为Y1；第二提醒阈值为Y2；其中Y2大于Y1；
当Y2≤M时，任务管理单元生成紧急指令和回应指令并将其发送至用户终端上，同时进行回应处理并对属于紧急任务位置100m2范围内的机器人进行调度。
3.根据权利要求2所述的基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统,其特征在于，S4中对属于紧急任务位置100m2范围内的机器人进行调度是基于用户终端的地图信息单元，地图信息单元基于卫星定位存储有仓储内部电子地图。
4.根据权利要求1所述的基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统,其特征在于，控制器终端包括用于机器人配置选择的任务配置单元，任务配置单元的工作步骤为：
Q1：获取当前在100m2范围内的机器人并将其标记为初选目标，用符号Rj，j＝1、……、n；
Q2：设定初选目标的当天的工作总时长为P1Rj，将初选目标的投入使用的实际时间与系统当前时间进行时间差计算得到初选目标总工作时间，并标记为P2Rj；获取初选目标当前时间的电池储备余量，并将其标记为DRj；
Q3：根据公式
Figure FDA0003838664520000021
计算得到初选目标的匹配值Ch，其中d3、d4、d5与d6均为预设比例换算系数，δ为预设的修正系数，δ为1.1572；
Q4：设定完成当前任务机器人的第一匹配阈值为C1，选取Ch≥C1时所有的选取目标为选中机器人，任务配置单元将选中机器人的配置指令发送中用户终端，用户终端对接收的配置指令对标记的机器人二次标记；
Q5：将用户终端二次标记的机器人动作指令传送至机器人终端，机器人终端接收紧急任务指令和紧急任务位置信息，机器人终端的执行单元控制机器人向紧急任务位置出发，并执行相应的任务。
5.根据权利要求4所述的基于多指令响应的多机器人协同工作控制系统,其特征在于，Q5中，基于控制器终端的任务调配单元对执行任务的机器人的调配步骤如下：
Q51：根据选中机器人与当前任务在电子地图中的位置信息，选取距离当前任务最接近的机器人进行最远距离任务执行；
Q52：根据选中机器人中的机器人电量的优先级进行排序，使电量最高的机器人优先执行配送重量最大的任务执行；
Q53：根据选中机器人中的机器人总工作时长进行排序，使总工作时长最长的机器人优先执行配送距离最近的任务执行。
6.基于多指令响应的多机器人协同工作控制方法,其特征在于，应用于用户终端，用户终端与多个机器人采用BLE技术进行通信连接，用户终端通过任务管理单元对仓储库内用户任务进行优先级排序，对入库时间距离当前时间最长的任务和完成该任务所需的时间进行权重分配，得到仓储库内任务处理的优先等级，根据优先等级选取当初处理的任务在电子地图中的位置信息，将得到的紧急任务指令及紧急任务位置指令传送至控制器终端，控制器终端进行机器人配置管理。
7.基于多指令响应的多机器人协同工作控制的方法,其特征在于，应用于控制器终端，控制器终端接收用户终端的紧急任务指令及紧急任务位置指令，并根据紧急任务位置指令对所有选中机器人进行配置分析，配置分析基于机器人的当天的工作总时长、投入使用的实际时间与系统当前时间的差值和机器人当前时间的电池储备余量，选取当前系统中机器人电量最足、当天工作时间最短和当前工作周期最短的机器人进行任务执行，并将选中执行任务的机器人指令传送至用户终端。
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