CN108341204A - 一种服务于仓库管理的机器人智能货物出入库方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能货物入库选择储位算法和智能货物出库推荐储位策略切换方法。所述智能入库选择储位算法根据商品属性和储区策略计算待入库商品的推荐储位，使待入库商品能够获得最优储位，从而能够有效地利用储区面积。所述智能出库推荐储位策略切换方法将批次时间优先算法，空间利用最优算法，能耗最优算法和出库耗时优先算法进行智能切换，避免了出库时仅考虑批次时间所造成的机器人能耗过大及空间利用率过低的情况的发生，以及仅考虑机器人使用数量时所造成的物品失效及回退数过大引起的仓储空间冗余问题，实现了整个机器人仓管***出库策略的最优。

Description

一种服务于仓库管理的机器人智能货物出入库方法及***

技术领域

本发明涉及仓库管理技术领域，具体地，涉及仓库管理机器人***中智能入库选择储位方法和智能出库推荐储位策略切换方法。

背景技术

近年来，我国电子商务发展迅速，2016年中国电子商务交易总量就已经达到26.1万亿，如京东商城、亚马逊、当当网以及淘宝等知名电子商务平台交易量都呈爆发式增长。这些以网购为主的电子商务平台每天甚至每小时都将会有数以万计的订单要处理，比如京东商城的日均处理订单量超四百万，在618这样的促销日，一天就要处理2500万个订单。订单数量的井喷式增长，给电商企业仓库管理***带来了巨大的压力。然而由于人们的消费***台带来了更大的难度。

传统的电子商务企业处理订单时，货物的入库和出库基本上是依靠人工操作完成。一般来说，人工操作的误差率在千分之一左右，也就说如果按照前文所说的京东商城日均拣货量在四百万，那么每天将会有4000件订单出错。如此频繁的错误必将造成客户体验下降，电子商务企业也承受不起由退换货产生的成本损失。因此为了提高仓库管理***订单处理效率和准确率，适应现代电子商务的快速发展，组建一套灵活、高效的智能自动化电子商务仓库管理***势在必行。

随着科学技术的发展，机器人技术也髙速发展，应用领域也越来越广泛，从最初制造业中对于零件的加工和对汽车的组装到现在无人汽车、物流、救灾及医疗方面等都有了大量研究和应用，越来越多的配送中心和物流仓库也开始使用机器人代替人工完成工作。

在智能机器人仓库管理***中，货物的入库和出库占用的劳动力最大，占用的资金最多，属于核心环节，直接影响着仓库管理***的效率和客户服务水平。因此，设计出一种合理的仓库管理机器人***出入库方法是提高物流效率、降低物流成本的重要途径，能给整个***带来良好的运作效率和效益。目前现有的机器人仓库管理***中，关于货物的出入库调度方法过于单一和简单，并且效率较低，无法满足日益增长的订单需求。针对上述问题，本发明设计了一种服务于仓库管理的机器人智能货物入库选择储位方法和智能货物出库推荐储位策略切换方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种应用于仓库管理机器人***的智能货物入库选择储位方法及智能货物出库确定储位方法的设计方案，以解决仓库管理机器人***中，由于物品属性以及仓库当前状态不同，需要采用不同推荐储位方法的问题，实现仓库管理***的智能推荐储位功能。

基于上述目的本发明提供一种服务于仓库管理的机器人智能货物出入库方法，所述方法包括：

货物入库时根据智能入库方法确定待入库储位；

货物出库时根据智能出库方法确定待出库储位；

所述待入库储位或待出库储位被确定后，由机器人接收指令执行相应的入库或出库。

进一步地，所述智能入库方法包括根据货物属性、出库频率以及空闲储位数量选择高频区、中频区或低频区中的储位。

进一步地，所述根据智能出库方法确定待出库储位包括以下步骤：

步骤一，判断是否满足时间条件，若满足时间条件，则跳至步骤二，否则跳至步骤三；

步骤二，对当前所需货物按照批次时间排序，选择批次时间靠前的货物所在的储位作为待出库储位；

步骤三，判断是否存在空间冗余，若存在空间冗余的储位较多，则跳至步骤四，否则跳至步骤五；

步骤四，对放置当前所需货物的储位按照货物余量进行排序，选择余量最小的储位作为待出库储位；

步骤五，判断当前机器人空闲比例，若机器人空闲比例低于一预定阈值，则跳至步骤六，否则跳至步骤七；

步骤六，对放置当前所需货物的储位按照货物需求量进行组合排序，选择回退数最小且使用机器人数最少的储位作为待出库储位；

步骤七，选择位于出库区较高频率区域的储位作为待出库储位。

进一步地，所述步骤一中是否满足时间条件的判断公式为：

η_时＝t*f<a

其中t表示货物剩余保质期，f表示货物出库频率，a为预设的小于1的常量，代表批次时间阈值，η_时代表货物时间系数，η_时小于a即满足时间条件，η_时大于a即不满足时间条件。

进一步地，所述步骤三中判断是否存在空间冗余的公式为：

其中，ε_空为单个储位空间利用率，λ为人为指定的常量，取值范围为0-0.5，代表单个储位的空间冗余情况，ε_空小于λ代表该储位空间利用率较低，N(ε_空<λ)代表满足储位利用率条件的储位数，S代表***中总的储位数，b为预设的小于1的常量，代表仓库空间利用率阈值，η_空>b时即代表仓库存在空间冗余储位较多。

进一步地，所述步骤五中机器人空闲比例的判断公式为：

其中，M_空代表当前***空闲机器人数量，M_总代表***中总的机器人数，c为预设的小于1的常量，代表仓库机器人空闲比例阈值，η_机<c即代表仓库当前机器人空闲比例低于所述预定阈值，η_机>c则代表机器人空闲比例不低于所述预定阈值。

进一步地，所述确定待出库储位后，还包括，机器人接收指令到达所述待出库储位，运送货物至待发区；

判断货物是否需要回退，需要回退则由仓库管理员手动捡货，机器人返回剩余货物至原储位，否则机器人返回停泊区；***更新出库频率。

本发明还提供一种服务于仓库管理的机器人智能货物出入库***，所述***包括：

储位确定单元，其被配置为在货物入库时根据智能入库方法确定待入库储位，以及在货物出库时根据智能出库方法确定待出库储位；

多个机器人，被配置为在所述待入库储位或待出库储位被确定后，接收指令执行相应的入库或出库。

进一步地，所述储位确定单元具体被配置为根据货物属性、出库频率以及空闲储位数量智能选择高频区、中频区或低频区中的储位。

进一步地，所述储位确定单元还被配置为使用以下步骤确定待出库储位：

步骤一，判断是否满足时间条件，若满足时间条件，则跳至步骤二，否则跳至步骤三；

步骤二，对当前所需货物按照批次时间排序，选择批次时间靠前的货物所在的储位作为待出库储位；

步骤三，判断是否存在空间冗余，若存在空间冗余的储位较多，则跳至步骤四，否则跳至步骤五；

步骤四，对放置当前所需货物的储位按照货物余量进行排序，选择余量最小的储位作为待出库储位；

步骤五，判断当前机器人空闲比例，若机器人空闲比例低于一预定阈值，则跳至步骤六，否则跳至步骤七；

步骤六，对放置当前所需货物的储位按照货物需求量进行组合排序，选择回退数最小且使用机器人数最少的储位作为待出库储位；

步骤七，选择位于出库区较高频率区域的储位作为待出库储位。

本发明实施例提供的应用于仓库管理的机器人智能货物入库选择储位及出库推荐储位策略切换模块的设计方案，与当前现有的仓库管理***普遍使用的仅考虑单方面因素的机器人出入库策略相比，更全面地解决了由于物品属性以及仓库当前状态不同而需要采用不同推荐算法的问题。入库时可以根据商品属性和储区策略确定待入库商品的推荐储位，使得待入库商品能够获得最优储位，从而有效地利用储区面积。出库时综合了多方面因素提出一种智能出库推荐储位策略切换，既考虑到像水果、牛奶等保质期短对时间要求较高的货物，又避免了出库时仅考虑批次时间所造成的机器人能耗过大及空间利用率过低的情况的发生，同时还考虑了机器人使用数量时所造成的物品失效及回退数过大引起的仓储空间冗余问题，从而实现了整个仓库管理***出入库策略的最优化。

附图说明

图1为本发明实施例中使用机器人的智能仓库示意图。

图2为本发明实施例中货物智能入库方法的流程图。

图3为本发明实施例中智能入库选择储位方法的流程图。

图4为本发明实施例中货物智能出库方法的流程图。

图5为本发明实施例中智能出库推荐储位切换方法的流程图。

图6为本发明实施例的使用机器人的智能仓库管理装置的框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的具体实施方式进一步详细说明。

需要说明的是，以下实施例仅用于实例性描述本发明，但不应理解为对本发明实施范围的限制。

图1为本发明实施例的使用机器人的智能仓库示意图，主要分为以下三大块，分别是货物存储区、出入库等待区和机器人停泊区；其中，货物存储区又可根据货物的出库频率细分为高频区、中频区和低频区，所述出库频率指的是单位时间内货物的出库数量；所述仓库是贮存货物的一个大型房间，放置货物的位置被称为储位，多个连续储位的集合称为仓位。

图2是根据本发明实施例中的货物智能入库流程图，所述智能入库选择储位方法的具体步骤如下：

步骤一，货物托盘被运送至入库点；

步骤二，扫码标枪扫二维码，获取货物信息；

步骤三，判断货物是否属于该仓库，若是，则进入步骤四，否则跳至步骤七；

步骤四，输入货物数量，根据智能选择储位算法分配储位，同时机器人抵达入库点，其中智能选择储位算法的流程图如图3所示；

步骤五，机器人运送货物至储位；

步骤六，机器人返回泊区；

步骤七，结束货物的智能入库过程。

图3是根据本发明实施例中的智能入库选择储位算法的流程图，具体步骤如下：

步骤一，根据物品属性选择合适仓库；

步骤二，根据出库频率选择高中低频区；

步骤三，优先放置在空闲储位较少的仓位。

图4是根据本发明实施例中的货物智能出库流程图，具体步骤如下：

步骤一，***接收领用出库单；

步骤二，根据切换算法确定出库策略，具体切换过程如图5所示；

步骤三，***推荐储位；

步骤四，机器人接收指令到达储位，运货至出库区；

步骤五，判断货物是否需要回退。需要则跳至步骤六，否则直接进入步骤七；

步骤六，仓库管理手动捡货，机器人返回剩余货物至原储位；

步骤七，机器人返回停泊区；

步骤八，***更新出库频率。

其中，货物以托盘每单位，一个储位放入一托盘货物，每托盘货物数量不定。在出库时，机器人将选中储位中的整托盘货物运至出货区，因为储位放置的货物数量不一定正好是出库所需货物数量，可能会多于所需数量，此时需要将多余的货物退回相应储位。

图5是根据本发明实施例中出库推荐储位切换算法的流程图具体步骤如下：

步骤一，首先判断是否满足时间条件，确定是否切换至批次时间优先算法，判断公式为：

η_时＝t*f<a

其中t表示货物剩余保质期，f表示货物出库频率，a为预设的小于1的常量，代表批次时间阈值，η_时代表货物时间系数，当η_时小于a时，说明货物剩余保质期较短，需要优先出库，跳至步骤二，切换到批次时间优先算法，当η_时大于a时，跳至步骤三；

步骤二，进一步地，批次时间优先算法是对当前所需货物按照批次时间排序，优先选择货物批次靠前的货物，接着跳至步骤八；

步骤三，判断是否存在空间冗余情况，确定是否切换至空间利用最优算法，判断公式为：

其中，ε_空为单个储位空间利用率，λ为人为指定的常量，取值范围通常为0-0.5,代表单个储位的空间冗余情况，ε_空小于λ即可以认为该储位空间利用率较低，N(ε_空<λ)代表满足储位利用率条件的储位数，S代表***中总的储位数，b为人为指定的小于1的常量，代表仓库空间利用率阈值，ε_空大于b则认为仓库存在空间冗余情况的储位较多，需要对仓库进行清理，跳至步骤四，切换到空间利用最优算法，ε_空小于b时，跳至步骤五；

步骤四，进一步地，空间利用最优算法是对放置当前所需货物的储位按照货物余量进行排序，优先选择余量较小的储位进行出库操作，接着跳至步骤八；

步骤五，根据***当前机器人使用状态，判断是否需要切换至能耗最优算法，判断公式为：

其中，M_空代表当前***空闲机器人数量，M_总代表***中总的机器人数，c为人为指定的小于1的常量，代表仓库机器人空闲比例阈值，η_机小于c则认为仓库当前机器人使用频繁，跳至步骤六，切换到能耗最优算法，η_机大于c则跳至步骤七，切换到出库耗时优先算法；

步骤六，进一步地，能耗最优算法是对放置当前所需货物的储位按照货物需要量进行组合，优先选择回退数最小、使用机器人数最少的储位进行出库操作，接着跳至步骤八；

步骤七，进一步地，出库耗时优先算法是优先选择位于较高频率区域、距离出库区最近的储位进行出库操作，接着跳至步骤八；

步骤八，结束货物的智能出库推荐储位切换算法。

图6是根据本发明实施例的使用机器人的智能仓库管理***600的框图。

所述***包括：储位确定单元610，其被配置为在货物入库时根据智能入库方法确定待入库储位，以及在货物出库时确定待出库储位；

以及多个机器人，被配置为在所述待入库储位或待出库储位被确定后，接收指令执行相应的入库或出库。

所述储位确定单元具体被配置为根据货物属性、出库频率以及空闲储位数量智能选择高频区、中频区或低频区中的储位；以及

所述储位确定单元具体被配置为使用附图2所示的步骤确定待入库储位以及使用附图5所示步骤确定待出库储位。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种服务于仓库管理的机器人智能货物出入库方法，其特征在于，

货物入库时根据智能入库方法确定待入库储位；

货物出库时根据智能出库方法确定待出库储位；

所述待入库储位或待出库储位被确定后，由机器人接收指令执行相应的入库或出库。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能入库方法包括根据货物属性、出库频率以及空闲储位数量选择高频区、中频区或低频区中的储位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据智能出库方法确定待出库储位包括以下步骤：

步骤一，判断是否满足时间条件，若满足时间条件，则跳至步骤二，否则跳至步骤三；

步骤二，对当前所需货物按照批次时间排序，选择批次时间靠前的货物所在的储位作为待出库储位；

步骤三，判断是否存在空间冗余，若存在空间冗余的储位较多，则跳至步骤四，否则跳至步骤五；

步骤四，对放置当前所需货物的储位按照货物余量进行排序，选择余量最小的储位作为待出库储位；

步骤五，判断当前机器人空闲比例，若机器人空闲比例低于一预定阈值，则跳至步骤六，否则跳至步骤七；

步骤六，对放置当前所需货物的储位按照货物需求量进行组合排序，选择回退数最小且使用机器人数最少的储位作为待出库储位；

步骤七，选择位于出库区较高频率区域的储位作为待出库储位。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤一中是否满足时间条件的判断公式为：

η_时＝t*f<a

其中t表示货物剩余保质期，f表示货物出库频率，a为预设的小于1的常量，代表批次时间阈值，η_时代表货物时间系数，η_时小于a即满足时间条件，η_时大于a即不满足时间条件。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤三中判断是否存在空间冗余的公式为：

其中，ε_空为单个储位空间利用率，λ为人为指定的常量，取值范围为0-0.5，代表单个储位的空间冗余情况，ε_空小于λ代表该储位空间利用率较低，N(ε_空<λ)代表满足储位利用率条件的储位数，S代表***中总的储位数，b为预设的小于1的常量，代表仓库空间利用率阈值，η_空>b时即代表仓库存在空间冗余储位较多。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤五中机器人空闲比例的判断公式为：

其中，M_空代表当前***空闲机器人数量，M_总代表***中总的机器人数，c为预设的小于1的常量，代表仓库机器人空闲比例阈值，η_机<c即代表仓库当前机器人空闲比例低于所述预定阈值，η_机>c则代表机器人空闲比例不低于所述预定阈值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定待出库储位后，还包括，机器人接收指令到达所述待出库储位，运送货物至待发区；

判断货物是否需要回退，需要回退则由仓库管理员手动捡货，机器人返回剩余货物至原储位，否则机器人返回停泊区；***更新出库频率。

8.一种服务于仓库管理的机器人智能货物出入库***，其特征在于，所述***包括：

储位确定单元，其被配置为在货物入库时根据智能入库方法确定待入库储位，以及在货物出库时根据智能出库方法确定待出库储位；以及

多个机器人，被配置为在所述待入库储位或待出库储位被确定后，接收指令执行相应的入库或出库。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述储位确定单元具体被配置为根据货物属性、出库频率以及空闲储位数量智能选择高频区、中频区或低频区中的储位。

10.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述储位确定单元还被配置为使用以下步骤确定待出库储位：

步骤一，判断是否满足时间条件，若满足时间条件，则跳至步骤二，否则跳至步骤三；

步骤二，对当前所需货物按照批次时间排序，选择批次时间靠前的货物所在的储位作为待出库储位；

步骤三，判断是否存在空间冗余，若存在空间冗余的储位较多，则跳至步骤四，否则跳至步骤五；

步骤四，对放置当前所需货物的储位按照货物余量进行排序，选择余量最小的储位作为待出库储位；

步骤五，判断当前机器人空闲比例，若机器人空闲比例低于一预定阈值，则跳至步骤六，否则跳至步骤七；

步骤六，对放置当前所需货物的储位按照货物需求量进行组合排序，选择回退数最小且使用机器人数最少的储位作为待出库储位；

步骤七，选择位于出库区较高频率区域的储位作为待出库储位。