CN112418511A - 一种跨楼层机器人调度方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能控制技术领域,提供了一种跨楼层机器人调度方法和***,其中该跨楼层机器人调度方法包括步骤:编辑机器人移动路径中相关点和路径的属性。获取机器人的调度请求并呼叫电梯前往目标楼层。查询电梯状态,当电梯到达机器人所在楼层并开门后,控制机器人进入电梯并移动到所述站点SM处。当电梯到达目标楼层后,在站点SM处将机器人正在使用的地图切换为目标楼层的地图,并控制机器人离开电梯。本发明通过在跨楼层的相关路径和站点上编辑属性,将多楼层的地图展平到一张地图上,当机器人到达目标楼层的电梯内站点时机器人即可自行切换到相应楼层的地图。实现了机器人在多楼层多电梯应用场景下的合理调度。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域,尤其涉及一种跨楼层机器人调度方法和***。
背景技术
随着科技的快速发展,机器人技术已经取得了较大的进步。机器人已经将人们从繁重的体力劳动和危险的环境中解放出来。
传统的机器人调度方法和***大多是在单一楼层平面对机器人下达任务进行调度。然而,随着机器人的数量和应用场景的逐渐增多,需要机器人在多楼层环境下完成任务。但是,现有的机器人调度方法不能对多楼层平面和多部电梯情况下的机器人进行合理的调度。
发明内容
本发明的目的是提供一种跨楼层机器人调度方法和***,以解决机器人多楼层多电梯调度的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的第一个方面,提供了一种跨楼层机器人调度方法。本发明的跨楼层机器人调度方法包括如下步骤:第一步:编辑机器人移动路径中相关点和路径的属性,其中,相关点包括设置在电梯内的站点SM和设置在各楼层平面的电梯前置点LM。相关路径包括由站点SM到电梯前置点LM的路径(SM→LM)和由电梯前置点LM到站点SM的路径(LM→SM)。第二步:获取机器人的调度请求并呼叫电梯前往目标楼层。第三步:查询电梯状态,当电梯到达机器人所在楼层并开门后,控制机器人进入电梯并移动到所述站点SM处。当电梯到达目标楼层后,在站点SM处将机器人正在使用的地图切换为目标楼层的地图,并控制机器人离开电梯。
进一步地,相关点和路径的属性是在软件Roboshop pro里注入编辑的,包括呼叫电梯指令和切换地图指令。
进一步地,站点SM为电梯轿厢点,电梯轿厢点为能够出现在每个楼层中的共享站点。
进一步地,跨楼层机器人调度方法还包括如下步骤:当机器人进入电梯并到达电梯里面的站点SM处后,将电梯设置为占用状态;当机器人离开电梯并到达目标楼层的电梯前置点LM后,将电梯设置为解除状态。
进一步地,呼叫电梯前往目标楼层包括:获取机器人所要到达的目标楼层。根据机器人所处的当前楼层位置和所要到达的目标楼层位置。采用有向图进行搜路,并选取机器人调度***中各路径的权值之和最小的路径作为最优路径。下发指令使机器人沿最优路经移动至目标楼层。
进一步地,路径的权值包括实际路径长度和动态变化部分。
进一步地,采用有向图进行搜路采用最少代价搜路算法。
根据本发明的另一个方面,还提供了一种跨楼层机器人调度***。跨楼层机器人调度***包括:编辑单元,用于编辑机器人移动路径中相关点和路径的属性。相关点包括设置在电梯内的站点SM和设置在各楼层平面的电梯前置点LM。相关路径包括由站点SM到电梯前置点LM的路径(SM→LM)和由电梯前置点LM到站点SM的路径(LM→SM)。第一获取单元,用于获取机器人的调度请求并呼叫电梯前往目标楼层。查询和控制单元,用于查询电梯状态,当电梯到达机器人所在楼层并开门后,控制机器人进入电梯并移动到所述站点SM处。当电梯到达目标楼层后,在站点SM处将机器人正在使用的地图切换为目标楼层的地图,并控制机器人离开电梯。
进一步地,跨楼层机器人调度方法还包括:电梯状态显示单元,用于当机器人进入电梯并到达电梯里面的站点SM处后,将所述电梯设置为占用状态。当机器人离开电梯并到达目标楼层的电梯前置点LM后,将所述电梯设置为解除状态。
进一步地,跨楼层机器人调度方法还包括:第二获取单元,用于获取机器人所要到达的目标楼层。搜路单元,用于根据机器人所处的当前楼层位置和所要到达的目标楼层位置,采用有向图进行搜路。选择单元,用于选取机器人调度***中各路径的权值之和最小的路径作为最优路径。控制单元,用于下发指令使机器人沿最优路经移动至目标楼层。
本发明的优点在于:通过在跨楼层的相关路径和站点上编辑属性,将多楼层的地图展平到一张地图上,当机器人到达目标楼层的电梯内站点时机器人即可自行切换到相应楼层的地图。通过采用本发明的跨楼层机器人调度方法和***,在多楼层多电梯应用场景下,实现了机器人的合理调度。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为采用本发明的方法编辑了机器人移动路径中相关点属性的电梯楼层示意图;
图2为图1的实际楼层简化地图;
图3为本发明一种实施方式的多楼层简化地图;
图4为本发明另一种实施方式的多楼层多电梯简化地图;
图5为本发明一种实施方式的跨楼层机器人调度方法的流程图;
图6为项目实施软件Roboshop pro制作的三个楼层的拓扑图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案,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的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明的保护范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本发明中,SM是Shared Mark的简称,即多楼层的共享站点。LM是 LocationMark的简称,指普通站点。
如图1所示,为采用本发明的方法编辑了机器人移动路径中相关点属性的电梯楼层示意图。将1楼的电梯设为Lift1,电梯内的站点设为SM1,电梯前置点设为LM1。将2楼的电梯前置点设为LM2,由于1楼和2楼使用的是同一部电梯,所以电梯依然为Lift1,电梯内的站点依然为SM1。
在这里需要说明的是,对于一个电梯只有一个SM点,即轿厢里的一个位置,没有特殊要求。
在项目实施软件Roboshop pro里编辑LM1→SM1和SM1→LM2的线路属性。例如,在LM1→SM1这个路径上,注入属性来表示“将Lift1电梯呼叫到一楼并开门”,那么调度在指挥机器人经过LM1→SM1这段路径时,就会读取这个属性,从而向电梯Lift1发起请求。又例如,在SM1→LM2这个路径上,注入属性来表示“切换地图到二楼地图”,调度在指挥机器人经过这段路径时,就会顺便向机器人发出这个切换地图的指令。
在本发明的一个具体的实施例中,上述的线路属性还可以编辑成如下模式:(1)在电梯前置点LM1将电梯呼叫(call)到1楼,同时查询电梯状态。(2)调度查询到电梯到达1楼,且电梯门打开之后,控制机器人进入电梯。(3)当机器人到达电梯里面的站点SM1后,将电梯设置为占用状态。(4)从(1)到(3),调度会每秒呼叫(call)电梯来1楼,因此,在一定程度上确保了在此过程中电梯不会被呼叫到其他楼层。在这种情况下,机器人可以在1楼电梯前置点LM1处呼叫电梯前往2楼。当机器人到达目标楼层2楼时,调度控制器人在电梯内(即SM1点)将正在使用的地图切换为2楼地图。切换成功后,调度控制机器人离开电梯。当机器人到达LM2后,解除占用电梯,电梯关门。
需要说明的是,由于所有地图已存储到机器人内部,所以可以通过属性路径的点位进行地图切换。通过在跨楼层的相关路径和站点上编辑属性,可以将多楼层的地图展平到一张地图上。具体地,如图2所示,为图1的实际楼层简化地图。通过电梯内的站点SM1、一楼平面的电梯前置点LM1、二楼平面的电梯前置点LM2、以及从一楼到电梯和从电梯到二楼的路径LM1→SM1和SM1→LM2可以将一楼地图和二楼地图展平到一张地图上。按照上述同样的方法可以将多楼层地图展平到一张地图上,具体地,如图3所示,为多楼层简化地图。进一步地,还可以应用到多电梯的场景中,将多楼层多电梯的地图展平到一张地图上,如图4所示,为多楼层多电梯简化地图。
图5为本发明一种实施方式的跨楼层机器人调度方法的流程图。该跨楼层机器人调度方法包括如下步骤:(1)机器人行使到电梯前置点LM。(2)根据LM→SM的线路属性,呼叫电梯到机器人当前楼层。(3)判断电梯是否在机器人所在楼层开门,如否,则返回上一个步骤,继续呼叫电梯到机器人当前楼层;如是,则进入下一个步骤。(4)电梯到达,机器人进入电梯,设置电梯为占用状态,并呼叫电梯前往目标楼层。(5)判断电梯是否在机器人的目标楼层开门,如否,则返回上一个步骤,如是,则进入下一个步骤。(6)机器人在SM点切换为当前楼层地图,并离开电梯。(7)机器人行驶到SM→LM属性路径的LM点,电梯门关闭。
图6为项目实施软件Roboshop pro制作的三个楼层的拓扑图,其中,三个方框示意为三个楼层各自所包含的拓扑图。SM电梯轿厢点出现在每个楼层中,是共享的站点(SharedMark)。一楼电梯前置点LM1的全称是:一楼地图中部署在该电梯轿厢门外的站点。LM11、LM12 是一楼地图的简化。LM11和LM12 之间存在LM11→ LM12的路径,以及LM12→LM11的路径。同样地,LM2是二楼电梯前置点,LM21、LM22 是二楼地图的简化。LM21和LM22 之间存在LM21→ LM22的路径,以及LM22→LM21的路径。同样地,LM3是三楼电梯前置点,LM31、LM32是三楼地图的简化。LM31和LM32之间存在LM31→ LM32的路径,以及LM32→LM31的路径。这样,将多楼层的立体拓扑,按照上图方式二维化碾平后,有向图中所有的搜路及规划算法,都可以运用在多楼层的情况中。
此外,本发明调度***中使用的有向图,其路径的权值是动态变化的。有向图的路径权值由实际路径长度和动态变化部分构成。动态变化部分包含多种情况,例如:当某一段路径中出现持久性障碍物时,该段路径的动态变化权值将被调整至极高,使得最少代价搜路算法(如A*,djstra算法)搜索出的路线不会经过此处。另外,当电梯被机器人占用时,所有进入该电梯的路径,如LM1→SM和LM2→SM等,都将被调高权值。如果此处有多部电梯,其他机器人在需要跨楼层搜路时,将发现某部未被占用的电梯,虽然看起来实际路径长度更远,但总代价(即全路线上,此时的动态路径权值之和)更低。这样,机器人就更容易被匹配到空闲电梯,实现了机器人动态选择电梯的效果。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域技术人员可以理解,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***、装置及其各个模块以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以,本发明提供的***、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
此外实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外,本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施例的思想,其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种跨楼层机器人调度方法,包括如下步骤:编辑机器人移动路径中相关点和路径的属性,所述相关点包括设置在电梯内的站点SM和设置在各楼层平面的电梯前置点LM;获取机器人的调度请求并呼叫电梯前往目标楼层;查询电梯状态,当电梯到达机器人所在楼层并开门后,控制机器人进入电梯并移动到所述站点SM处;当电梯到达目标楼层后,在所述站点SM处将机器人正在使用的地图切换为目标楼层的地图,并控制机器人离开电梯。
2.根据权利要求1所述的跨楼层机器人调度方法,其特征在于,所述相关点和路径的属性是在软件Roboshop pro里注入编辑的,包括呼叫电梯指令和切换地图指令。
3.根据权利要求1所述的跨楼层机器人调度方法,其特征在于,所述站点SM为电梯轿厢点,所述电梯轿厢点为能够出现在每个楼层中的共享站点。
4.根据权利要求1所述的跨楼层机器人调度方法,其特征在于,所述跨楼层机器人调度方法还包括如下步骤:当机器人进入电梯并到达电梯里面的站点SM处后,将所述电梯设置为占用状态;当机器人离开电梯并到达目标楼层的电梯前置点LM后,将所述电梯设置为解除状态。
5.根据权利要求1所述的跨楼层机器人调度方法,其特征在于,所述呼叫电梯前往目标楼层包括:获取机器人所要到达的目标楼层;根据机器人所处的当前楼层位置和所要到达的目标楼层位置,采用有向图进行搜路;选取机器人调度***中各路径的权值之和最小的路径作为最优路径;下发指令使机器人沿最优路经移动至目标楼层。
6.根据权利要求5所述的跨楼层机器人调度方法,其特征在于,所述路径的权值包括实际路径长度和动态变化部分。
7.根据权利要求5所述的跨楼层机器人调度方法,其特征在于,所述采用有向图进行搜路采用最少代价搜路算法。
8.一种跨楼层机器人调度***,包括:编辑单元,用于编辑机器人移动路径中相关点和路径的属性,所述相关点包括设置在电梯内的站点SM和设置在各楼层平面的电梯前置点LM;第一获取单元,用于获取机器人的调度请求并呼叫电梯前往目标楼层;查询和控制单元,用于查询电梯状态,当电梯到达机器人所在楼层并开门后,控制机器人进入电梯并移动到所述站点SM处;当电梯到达目标楼层后,在所述站点SM处将机器人正在使用的地图切换为目标楼层的地图,并控制机器人离开电梯。
9.根据权利要求8所述的跨楼层机器人调度方法,其特征在于,所述跨楼层机器人调度方法还包括:电梯状态显示单元,用于当机器人进入电梯并到达电梯里面的站点SM处后,将所述电梯设置为占用状态;当机器人离开电梯并到达目标楼层的电梯前置点LM后,将所述电梯设置为解除状态。
10.根据权利要求8所述的跨楼层机器人调度方法,其特征在于,所述跨楼层机器人调度方法还包括:第二获取单元,用于获取机器人所要到达的目标楼层;搜路单元,用于根据机器人所处的当前楼层位置和所要到达的目标楼层位置,采用有向图进行搜路;选择单元,用于选取机器人调度***中各路径的权值之和最小的路径作为最优路径;以及控制单元,用于下发指令使机器人沿最优路经移动至目标楼层。
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