仓库货物多搬运机器人运动调度算法研究与系统实现

发布时间：2020-04-06 08:48

【摘要】：随着电子商务的发展,为仓库货物配送中心迎来新的需求和机遇。其搬运单位小型化,品种多、批量小、批次多、周期短,传统的仓库货物配送中心在应用过程中不断出现各种的弊端,很难再满足新的需求,基于机器人的仓库自动化搬运技术应运而生。本文针对如何实现多仓库货物搬运机器人在运动调度系统的问题,及如何能高效的运动调度问题进行相关的研究。并结合相关研究资料和现有实验室条件,设计了仓库货物多搬运机器人系统,用模拟仿真软件来对运动调度算法进行验证,对机器人的设计和运动调度系统进行如下研究工作:(1)搬运机器人系统总体设计,包括货物搬运机器人的分析、仓库货物货架设计和搬运机器人系统整体设计,分别分析设计了搬运机器人的硬件设计和软件设计,包括搬运机器人的硬件结构、搬运机器人运动、巡线功能和NFC读取模块功能的设计实现,以及搬运机器人通信层软件、机器人驱动系统软件的设计实现。在设计方面本文提出了惯性导航加NFC标记点校正的算法方案,仅需在栅格区域铺设NFC标签,避免了传统的导航线路的敷设,提高了仓库部署效率,降低了维护成本。(2)在多机器人运动调度任务分配方面,分析系统仓库货物的储存、运动调度相关数学建模和系统多机器人任务的问题,提出了按目标货架顺序分配方法、目标货架就近分配方法和基于市场拍卖法的拥堵概率补偿竞价算法的三种运动调度分配方法,并详细阐述拥堵概率补偿竞价算法,提出货架的拥堵概率的概念和概率补偿关联函数,有效解决在仓库系统多机器人调度分配任务中的拥堵问题,提高了计算效率。(3)针对在多机器人运动调度过程中的路径规划问题,本文在基于传统的A*算法的原理上,指出传统A*算法在本系统中不能实现多机器人路径规划的问题,结合传统A*算法的启发函数,提出栅格占用率概念,并加权到启发函数,提出一种动态加权A*算法,利用规定机器人在仓库中行驶方向的方法来解决拥堵及碰撞,有效解决多机器人的路径规划问题,并进行了动态加权A*算法实现及相关仿真实验。(4)通过把多机器人任务调度分配和多机器人路径规划结合构成运动调度算法,并利用仿真实验软件平台,对本文提出的三种调度任务分配方法,结合动态加权A*算法的路径规划进行仿真实验,并得出相关结论。本文基于仓库货物多搬运机器人运动调度系统的研究,由仿真实验结果表明,采用市场拍卖的拥堵概率补偿竞价算法来实现运动调度任务分配,并结合动态加权A*算法的路径规划,证明了本文所研究的多搬运机器人运动调度系统是可行的。
【图文】：

图 1-1 机器人主控盒机器人主要能在仓库中自由的行走，，并且托举货架后，机器人架产生晃动，这些条件要求下，最好解决办法是用麦克纳姆轮人的驱动底盘。如图 1-2 所示。

麦克纳母轮及底盘
【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP242

【参考文献】

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本文编号：2616286