CN114912834A - 一种移动机器人协调调度管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动机器人协调调度管理***，涉及移动机器人协调调度管理技术领域，解决了资源的浪费以及效率提升达不到想要的效果的技术问题；本发明通过位置监控模块获取工厂内移动机器人的位置；数据采集模块采集货物信息，并将货物信息发送至数据处理模块；数据处理模块接收货物信息，根据货物信息获取目标移动机器人；智能调用模块接收调度计划，并根据调度计划对目标移动机器人进行调用；将工厂内的移动机器人进行合理的调度，提高了移动机器人的利用率，避免了资源的浪费。
Description
技术领域
本发明属于移动机器人领域，涉及协调调度管理技术，具体是一种移动机器人协调调度管理***。
背景技术
随着移动互联网、人工智能、物联网、大数据等新技术的快速发展，各种类型的机器人在人们的工作和生活中越来越普及，推动着社会的进步。智能移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合***。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。
现有的工厂内的移动机器人是在完成一个相同的工作，移动机器人的数量可以显著地提升完成工作效率，但是单纯的增加移动机器人的数量而缺乏一个调度管理的***，所以仍然会造成资源的浪费以及效率提升达不到想要的效果。
为此，提出一种移动机器人协调调度管理***。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种移动机器人协调调度管理***，该一种移动机器人协调调度管理***解决了资源的浪费以及效率提升达不到想要的效果的问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种移动机器人协调调度管理***，包括控制平台，以及与之相连接的位置监控模块、数据采集模块、数据处理模块以及智能调用模块；各个模块之间基于数据信号的方式进行信息交互；
所述位置监控模块用于获取工厂内移动机器人的位置；
所述数据采集模块用于采集货物信息，并将所述货物信息发送至所述数据处理模块；其中，所述货物信息包括货物数量、货物位置数据以及目的地位置数据；
所述数据处理模块用于接收所述货物信息，根据所述货物信息获取目标移动机器人；
所述智能调用模块用于接收调度计划，并根据所述调度计划对目标移动机器人进行调用。
优选的，所述位置监控模块获取工厂内移动机器人的位置，具体过程包括：
所述移动机器人包括定位装置；其中，所述定位装置包括GPS定位导航；
所述定位装置获取移动机器人的位置数据，并将所述位置数据发送至所述控制平台；
所述控制平台接收所述位置数据，并根据所述位置数据和工厂的二维模型，将移动机器人的位置和运行状态在二维模型上显示，所述运行状态用不同颜色进行区分；其中，所述运行状态包括工作状态、空闲状态以及休眠状态。
优选的，所述工厂内设置有等待区，所述移动机器人在没有运送任务时，移动至等待区。
优选的，所述二维模型的建立，具体过程包括：
获取工厂的设计图纸；所述设计图纸包括工厂形状、结构以及尺寸；
根据所述设计图纸建立工厂的二维模型。
优选的，所述数据采集模块采集货物信息，具体过程包括：
管理员通过智能终端连接所述控制平台；其中，所述智能终端包括智能手机和电脑；
管理员通过智能终端填写货物信息，所述控制平台发送调度信号至所述数据采集模块；
所述数据采集模块接收所述调度信号后，获取货物信息；
所述数据采集模块将所述货物信息发送至所述数据处理模块。
优选的，所述数据处理模块接收所述货物信息，根据所述货物信息获取目标移动机器人，具体过程包括：
获取货物信息中的货物数量，将所述货物数量标记为N，单位为个；
所述移动机器人所能承载的总量标记为S，单位为个；
根据所述货物数量N和所述移动机器人所能承载的总量S获取所需移动机器人的数量H；
所述移动机器人的数量H计算公式为：
其中，
为向上取整符号；
获取控制平台中的二维模型；
在所述二维模型中建立直角坐标系；
获取货物信息中的货物位置，根据所述货物位置获取货物坐标；
将所述货物坐标设置为圆心，R为半径画圆，获取目标区域；
获取目标区域内所有空闲状态的移动机器人，并将空闲状态的移动机器人的总数标记为n；
当n＝H时，将目标区域内的所有空闲状态的移动机器人标记为目标移动机器人；
当n＜H时，获取目标区域内所有空闲状态的移动机器人的位置坐标，计算所述移动机器人的位置坐标与货物坐标之间的距离，将距离标记为Gi，其中，i为移动机器人的编号，i＝1,2,3……n；
将Gi进行升序排列，获取前H项，将前H项的移动机器人标记为目标机器人；
当n＞H时，扩大圆的半径，重新获取目标区域，直至目标区域内的目标移动机器人的数量n≤H，标记目标区域内的目标移动机器人。
优选的，所述智能调用模块接收调度指令，并根据所述调度指令对目标移动机器人进行调用，具体过程包括：
所述控制平台发送调度指令至所述目标移动机器人；
所述目标移动机器人接收所述调度指令，将运行状态设置为工作状态；
所述目标移动机器人获取货物位置，并根据所述货物位置开始移动；
所述目标机器人到达货物位置，发送到达信号至所述控制平台，
所述控制平台接收所述到达信号，并根据所述目标机器人发送到达信号的时间顺序发送不同等级的执行指令；
所述目标移动机器人接收所述执行指令，开始装载货物，并将货物运送至指定位置，运送完成后，发送完成信号至所述控制平台，并将状态设置为空闲状态；
所述目标移动机器人完成运送任务后，移动至等待区。
优选的，所述目标移动机器人完成运送任务后，移动至等待区，具体过程包括：
所述等待区可停放P个移动机器人；
当移动机器人移动至等待区，等待区发送停车信号至所述控制平台；
所述控制平台接收所述停车信号；
当移动机器人离开等待区，等待区发送离开信号至所述控制平台；
所述控制平台接收所述离开信号；
等待区的空位Yj＝P-Nj+Mj；其中，j为等待区的编号，j＝1,2,3……n；Nj为对应等待区接收停车信号的次数；Mj为对应等待区接收离开信号的次数；
当Yj＞0时，将对应的等待区标记为空闲等待区；
当Yj＝0时，将对应的等待区标记为非空闲可停放区；
获取工厂内所述空闲等待区的位置坐标；
获取所述目的地位置数据，根据所述目的地位置数据获取目的地坐标；
根据所述空闲等待区的位置坐标和所述目的地坐标，获取空闲等待区和目的地之间的距离，将距离标记为Fj；
将距离Fj进行倒序排列，获取第一项，将第一项的空闲等待区标记为目标等待区；
所述移动机器人移动获取目标等待区的位置；
所述移动机器人移动至所述目标等待区。
优选的，还包括故障检测模块；
所述故障检测模块用于对移动机器人的运行状态进行监测、电池使用情况进行分析以及维护提醒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过位置监控模块获取工厂内移动机器人的位置；数据采集模块采集货物信息，并将货物信息发送至数据处理模块；数据处理模块接收货物信息，根据货物信息获取目标移动机器人；智能调用模块接收调度计划，并根据调度计划对目标移动机器人进行调用；将工厂内的移动机器人进行合理的调度，提高了移动机器人的利用率，避免了资源的浪费。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种移动机器人协调调度管理***，包括控制平台，以及与之相连接的位置监控模块、数据采集模块、数据处理模块以及智能调用模块；各个模块之间基于数据信号的方式进行信息交互；
所述位置监控模块用于获取工厂内移动机器人的位置；
所述数据采集模块用于采集货物信息，并将所述货物信息发送至所述数据处理模块；其中，所述货物信息包括货物数量、货物位置数据以及目的地位置数据；
所述数据处理模块用于接收所述货物信息，根据所述货物信息获取目标移动机器人；
所述智能调用模块用于接收调度计划，并根据所述调度计划对目标移动机器人进行调用。
所述位置监控模块获取工厂内移动机器人的位置，具体过程包括：
所述移动机器人包括定位装置；其中，所述定位装置包括GPS定位导航；
所述定位装置获取移动机器人的位置数据，并将所述位置数据发送至所述控制平台；
所述控制平台接收所述位置数据，并根据所述位置数据和工厂的二维模型，将移动机器人的位置和运行状态在二维模型上显示，所述运行状态用不同颜色进行区分；其中，所述运行状态包括工作状态、空闲状态以及休眠状态。需要特别注意的是，移动机器人在接收调度指令开始，直至完成调度任务的全部过程都为工作状态，工作状态的移动机器人可用绿色表示；
移动机器人未接收调度指令的状态为空闲状态，空闲状态的移动机器人可用红色表示；
移动机器人处于无法正常工作的状态为休眠状态，休眠状态的移动机器人可用黄色表示；
用不同颜色区分不同运行状态的移动机器人，管理员可以更清晰地查看移动机器人的状态；
所述工厂内设置有等待区，所述移动机器人在没有运送任务时，移动至等待区。
本实施例中，所述二维模型的建立，具体过程包括：
获取工厂的设计图纸；所述设计图纸包括工厂形状、结构以及尺寸等；
根据所述设计图纸建立工厂的二维模型。
所述数据采集模块采集货物信息，具体过程包括：
管理员通过智能终端连接所述控制平台；其中，所述智能终端包括智能手机和电脑等智能设备；
管理员通过智能终端填写货物信息，所述控制平台发送调度信号至所述数据采集模块；所述货物信息包括货物数量、货物位置数据以及目的地位置数据；
所述数据采集模块接收所述调度信号后，获取货物信息；
所述数据采集模块将所述货物信息发送至所述数据处理模块。
所述数据处理模块接收所述货物信息，根据所述货物信息获取目标移动机器人，具体过程包括：
获取货物信息中的货物数量，将所述货物数量标记为N，单位为个；
所述移动机器人所能承载的总量标记为S，单位为个；
根据所述货物数量N和所述移动机器人所能承载的总量S获取所需移动机器人的数量H；
所述移动机器人的数量H计算公式为：
其中，
为向上取整符号，举例说明：
获取控制平台中的二维模型；
在所述二维模型中建立直角坐标系；需要特别注意的是，工厂大多设计为规则矩形，以工厂的一角作为坐标系的原点，工厂的长度作为坐标系的横轴，工厂的宽度作为坐标系的纵轴；
获取货物信息中的货物位置，根据所述货物位置获取货物坐标；
将所述货物坐标设置为圆心，R为半径画圆，获取目标区域；
获取目标区域内所有空闲状态的移动机器人，并将空闲状态的移动机器人的总数标记为n；
当n＝H时，将目标区域内的所有空闲状态的移动机器人标记为目标移动机器人；
当n＜H时，获取目标区域内所有空闲状态的移动机器人的位置坐标，计算所述移动机器人的位置坐标与货物坐标之间的距离，将距离标记为Gi，其中，i为移动机器人的编号，i＝1,2,3……n；
将Gi进行升序排列，获取前H项，将前H项的移动机器人标记为目标机器人；
当n＞H时，扩大圆的半径，重新获取目标区域，直至目标区域内的目标移动机器人的数量n≤H，标记目标区域内的目标移动机器人。
所述智能调用模块接收调度指令，并根据所述调度指令对目标移动机器人进行调用，具体过程包括：
所述控制平台发送调度指令至所述目标移动机器人；
所述目标移动机器人接收所述调度指令，将运行状态设置为工作状态；
所述目标移动机器人获取货物位置，并根据所述货物位置开始移动；
所述目标机器人到达货物位置，发送到达信号至所述控制平台，
所述控制平台接收所述到达信号，并根据所述目标机器人发送到达信号的时间顺序发送不同等级的执行指令；
所述目标移动机器人接收所述执行指令，开始装载货物，并将货物运送至指定位置，运送完成后，发送完成信号至所述控制平台，并将状态设置为空闲状态；
所述目标移动机器人完成运送任务后，移动至等待区；需要特别注意的是，所述等待区为固定位置，不影响工厂内移动机器人的运送，移动机器人可在等待区内进行充电。
所述目标移动机器人完成运送任务后，移动至等待区，具体过程包括：
所述等待区可停放P个移动机器人；
当移动机器人移动至等待区，等待区发送停车信号至所述控制平台；
所述控制平台接收所述停车信号；
当移动机器人离开等待区，等待区发送离开信号至所述控制平台；
所述控制平台接收所述离开信号；
等待区的空位Yj＝P-Nj+Mj；其中，j为等待区的编号，j＝1,2,3……n；Nj为对应等待区接收停车信号的次数；Mj为对应等待区接收离开信号的次数；
当Yj＞0时，将对应的等待区标记为空闲等待区；
当Yj＝0时，将对应的等待区标记为非空闲可停放区；
获取工厂内所述空闲等待区的位置坐标；
获取所述目的地位置数据，根据所述目的地位置数据获取目的地坐标；
根据所述空闲等待区的位置坐标和所述目的地坐标，获取空闲等待区和目的地之间的距离，将距离标记为Fj；
将距离Fj进行倒序排列，获取第一项，将第一项的空闲等待区标记为目标等待区；
所述移动机器人移动获取目标等待区的位置；
所述移动机器人移动至所述目标等待区。
本实施例中，还包括故障检测模块；
所述故障检测模块用于对移动机器人的运行状态进行监测，电池使用情况进行分析，维护提醒，需要特别注意的是，设置电池管理模块原因在于移动机器人的移动是需要靠电力来维持，一旦出现电力不足或电池损坏的情况，都会影响移动机器人的工作效率。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：
位置监控模块获取工厂内移动机器人的位置；
数据采集模块采集货物信息，并将货物信息发送至数据处理模块；
数据处理模块接收货物信息，根据货物信息获取目标移动机器人；
智能调用模块接收调度计划，并根据调度计划对目标移动机器人进行调用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (9)
1.一种移动机器人协调调度管理***，其特征在于，包括控制平台，以及与之相连接的位置监控模块、数据采集模块、数据处理模块以及智能调用模块；各个模块之间基于数据信号的方式进行信息交互；
所述位置监控模块用于获取工厂内移动机器人的位置；
所述数据采集模块用于采集货物信息，并将所述货物信息发送至所述数据处理模块；其中，所述货物信息包括货物数量、货物位置数据以及目的地位置数据；
所述数据处理模块用于接收所述货物信息，根据所述货物信息获取目标移动机器人；
所述智能调用模块用于接收调度计划，并根据所述调度计划对目标移动机器人进行调用。
2.根据权利要求1所述的一种移动机器人协调调度管理***，其特征在于，所述位置监控模块获取工厂内移动机器人的位置，具体过程包括：
所述移动机器人包括定位装置；其中，所述定位装置包括GPS定位导航；
所述定位装置获取移动机器人的位置数据，并将所述位置数据发送至所述控制平台；
所述控制平台接收所述位置数据，并根据所述位置数据和工厂的二维模型，将移动机器人的位置和运行状态在二维模型上显示，所述运行状态用不同颜色进行区分；其中，所述运行状态包括工作状态、空闲状态以及休眠状态。
3.根据权利要求2所述的一种移动机器人协调调度管理***，其特征在于，所述工厂内设置有等待区，所述移动机器人在没有运送任务时，移动至等待区。
4.根据权利要求3所述的一种移动机器人协调调度管理***，其特征在于，所述二维模型的建立，具体过程包括：
获取工厂的设计图纸；所述设计图纸包括工厂形状、结构以及尺寸；
根据所述设计图纸建立工厂的二维模型。
5.根据权利要求4所述的一种移动机器人协调调度管理***，其特征在于，所述数据采集模块采集货物信息，具体过程包括：
管理员通过智能终端连接所述控制平台；其中，所述智能终端包括智能手机和电脑；
管理员通过智能终端填写货物信息，所述控制平台发送调度信号至所述数据采集模块；
所述数据采集模块接收所述调度信号后，获取货物信息；
所述数据采集模块将所述货物信息发送至所述数据处理模块。
6.根据权利要求5所述的一种移动机器人协调调度管理***，其特征在于，所述数据处理模块接收所述货物信息，根据所述货物信息获取目标移动机器人，具体过程包括：
获取货物信息中的货物数量，将所述货物数量标记为N，单位为个；
所述移动机器人所能承载的总量标记为S，单位为个；
根据所述货物数量N和所述移动机器人所能承载的总量S获取所需移动机器人的数量H；
所述移动机器人的数量H计算公式为：
其中，
为向上取整符号；
获取控制平台中的二维模型；
在所述二维模型中建立直角坐标系；
获取货物信息中的货物位置，根据所述货物位置获取货物坐标；
将所述货物坐标设置为圆心，R为半径画圆，获取目标区域；
获取目标区域内所有空闲状态的移动机器人，并将空闲状态的移动机器人的总数标记为n；
当n＝H时，将目标区域内的所有空闲状态的移动机器人标记为目标移动机器人；
当n＜H时，获取目标区域内所有空闲状态的移动机器人的位置坐标，计算所述移动机器人的位置坐标与货物坐标之间的距离，将距离标记为Gi，其中，i为移动机器人的编号，i＝1,2,3……n；
将Gi进行升序排列，获取前H项，将前H项的移动机器人标记为目标机器人；
当n＞H时，扩大圆的半径，重新获取目标区域，直至目标区域内的目标移动机器人的数量n≤H，标记目标区域内的目标移动机器人。
7.根据权利要求6所述的一种移动机器人协调调度管理***，其特征在于，所述智能调用模块接收调度指令，并根据所述调度指令对目标移动机器人进行调用，具体过程包括：
所述控制平台发送调度指令至所述目标移动机器人；
所述目标移动机器人接收所述调度指令，将运行状态设置为工作状态；
所述目标移动机器人获取货物位置，并根据所述货物位置开始移动；
所述目标机器人到达货物位置，发送到达信号至所述控制平台，
所述控制平台接收所述到达信号，并根据所述目标机器人发送到达信号的时间顺序发送不同等级的执行指令；
所述目标移动机器人接收所述执行指令，开始装载货物，并将货物运送至指定位置，运送完成后，发送完成信号至所述控制平台，并将状态设置为空闲状态；
所述目标移动机器人完成运送任务后，移动至等待区。
8.根据权利要求7所述的一种移动机器人协调调度管理***，其特征在于，所述目标移动机器人完成运送任务后，移动至等待区，具体过程包括：
所述等待区可停放P个移动机器人；
当移动机器人移动至等待区，等待区发送停车信号至所述控制平台；
所述控制平台接收所述停车信号；
当移动机器人离开等待区，等待区发送离开信号至所述控制平台；
所述控制平台接收所述离开信号；
等待区的空位Yj＝P-Nj+Mj；其中，j为等待区的编号，j＝1,2,3……n；Nj为对应等待区接收停车信号的次数；Mj为对应等待区接收离开信号的次数；
当Yj＞0时，将对应的等待区标记为空闲等待区；
当Yj＝0时，将对应的等待区标记为非空闲可停放区；
获取工厂内所述空闲等待区的位置坐标；
获取所述目的地位置数据，根据所述目的地位置数据获取目的地坐标；
根据所述空闲等待区的位置坐标和所述目的地坐标，获取空闲等待区和目的地之间的距离，将距离标记为Fj；
将距离Fj进行倒序排列，获取第一项，将第一项的空闲等待区标记为目标等待区；
所述移动机器人移动获取目标等待区的位置；
所述移动机器人移动至所述目标等待区。
9.根据权利要求8所述的一种移动机器人协调调度管理***，其特征在于，还包括故障检测模块；
所述故障检测模块用于对移动机器人的运行状态进行监测、电池使用情况进行分析以及维护提醒。
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