仓储中多机器人作业的规划与仿真

发布时间：2017-08-18 09:21

  本文关键词：仓储中多机器人作业的规划与仿真

  更多相关文章： 移动式多机器人 仓储作业 动态任务分配 路径规划 行为避障

【摘要】：近些年来,不断发展的物流行业对物流仓储的自动化程度和作业能力提出了越来越高的要求,这使得能够同时调度执行任务的自主机器人团队扮演着一个越来越重要的角色。目前物流仓储中大部分机器人团队调度都是采用集中调度的方式,而且机器人运行模式单一。但随着物流业务激增,仓储环境不断发生变化,运行轨迹固定的机器人已经无法满足这一变化带来的需求,因此机器人团队需要更多具备更高的灵活性和自主性。针对上述问题,本文开发了一套仓储中多机器人货物拣选的仿真系统。首先,针对仓储中多个自主移动机器人拣选任务分配问题,本文在研究市场机制的合同网协议基础上,提出了结合任务密度和动态合同网协议的动态任务分配。仿真结果表明该方法使得任务分配具有更好的实时性和有效性,提高了系统整体完成任务的效率。另外,对于多机器人系统另一个重点问题：多机器人路径规划,本文采用传统的A*算法对多机器人进行路径规划,使用栅格法对环境进行建模,最终得到一条从起始点到目标点的无碰撞路径。第三,针对多机器人在执行任务过程中可能会发生相互碰撞的问题,本文采用了一套基于行为规则的避障策略。不同于传统的中央协调方式,该方法智能的依据机器人自身当前状态以及局部感知到的其他机器人状态得出机器人的下一步走向,减少了中央协调计算带来的耗费,使得机器人能够快速避障,从而更快的完成拣选任务。最后,采用MFC仿真实验验证了本文所提出方案的可行性和有效性,以期为后续实现多机器人仓储作业实际应用提供可行方案。
【关键词】：移动式多机器人 仓储作业 动态任务分配 路径规划 行为避障
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 文献综述11-15
• 1.2.1 多机器人系统发展现状11-13
• 1.2.2 多机器人任务分配现状13-14
• 1.2.3 多机器人系统路径规划发展现状14-15
• 1.3 本文研究主要内容15-17
• 1.3.1 论文主要内容15
• 1.3.2 思路及实现方案15-16
• 1.3.3 论文的结构安排16-17
• 2 移动机器人任务分配和路径规划17-22
• 2.1 多机器人任务分配17-19
• 2.1.1 任务分配的分类17
• 2.1.2 任务分配的方法17-19
• 2.2 多机器人路径规划19-21
• 2.2.1 基于全局路径规划的方法19-20
• 2.2.2 基于局部路径规划的方法20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 3 多机器人系统任务分配策略和路径规划方法的设计22-38
• 3.1 多机器人系统作业流程22-23
• 3.2 多机器人系统任务分配策略设计23-28
• 3.2.1 基于就近策略的多机器人任务初始分配24-25
• 3.2.2 基于匈牙利方法的多机器人拣选站台分配25-26
• 3.2.3 基于任务密度和合同网协议的机器人任务再分配26-28
• 3.3 多机器人的路径规划设计28-30
• 3.3.1 A~*算法的原理28-29
• 3.3.2 行为规则29-30
• 3.4 多机器人的避障策略设计30-37
• 3.4.1 机器人行为状态30-31
• 3.4.2 避障规则31-36
• 3.4.3 死锁与路径重新规划36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 多机器人仿真系统的实现38-56
• 4.1 仿真界面设计38-39
• 4.2 仿真实现中抽象类设计39-43
• 4.3 多机器人系统任务分配实现43-48
• 4.3.1 多机器人任务初始分配43-44
• 4.3.2 机器人任务动态分配的实现44-48
• 4.3.3 多机器人线程的循环48
• 4.4 多机器人系统路径规划实现48-50
• 4.5 多机器人避障策略实现50-55
• 4.5.1 机器人探测范围及前区50-51
• 4.5.2 碰撞检测51
• 4.5.3 避碰规则51-55
• 4.6 本章小结55-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 论文主要内容和成果56-57
• 5.2 论文不足和展望57-58
• 参考文献58-61
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果61-63
• 学位论文数据集63

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4 沈慧娟;袖珍机器人别动队[J];国外科技动态;2004年02期

5 孟庆鑫,魏洪兴,王立权,杨青梅,王岚;基于蠕动原理拱泥机器人方案研究[J];中国造船;2001年01期

6 程远;机器人软件编程方法[J];无锡职业技术学院学报;2002年02期

7 孟庆鑫,王茁,王殿君,王立权,屠治国;“穿地龙”机器人总体方案分析与研究[J];哈尔滨工程大学学报;2003年03期

8 丁滢颍;何衍;蒋静坪;;基于个性演化的多机器人自组织[J];模式识别与人工智能;2003年02期

9 张汝波,王兢,孙世良;具有环境自适应能力的多机器人编队系统研究[J];机器人;2004年01期

10 张飞,陈卫东,席裕庚;多机器人协作探索的改进市场法[J];控制与决策;2005年05期

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1 石为人;周伟;王楷;苏士娟;;家庭清洁机器人自主充电研究[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年

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3 孟正大;戴先中;;基于神经网络逆系统方法的机器人柔顺性控制[A];江苏省自动化学会七届四次理事会暨2004学术年会青年学者论坛论文集[C];2004年

4 陈天皓;钱成;谈英姿;;类人足球仿真机器人快速起身方法的实现[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年

5 薛慧婷;罗熊;胡海东;游美玲;邱新涛;;基于颜色特征的漂浮机器人三点定位系统[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第五分册）[东南大学学报（增刊）][C];2009年

6 胡海东;赵清杰;;机器人的惯性/视觉组合定位方法[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第七分册）[南京理工大学学报（增刊）][C];2009年

7 顾新兴;孙燕朴;冯纯伯;;一种新的双机器人协调路径规划方法[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年

8 陶军;高翔;周全;李晓亚;;利用自学习算法为机器人选择最优目标点的决策设计[A];马斯特杯2003年中国机器人大赛及研讨会论文集[C];2003年

9 王大川;张辉;季秀才;郑志强;;救援环境下基于激光传感器的机器人环境建图以及自定位[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年

10 王淑慧;吴立成;袁海文;;一种水上行走机器人的模糊控制[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集（第一分册）[C];2011年

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1 克 军;小小机器人军团[N];大众科技报;2003年

2 张劲　戚峰;变电站的“机器人骨干”[N];中国电力报;2009年

3 本报通讯员 张劲　戚峰;电力机器人的“神通”[N];工人日报;2009年

4 吴鸿;微型机器人引领反恐潮流[N];中国商报;2003年

5 卢家兴;中科院研制出能应付复杂地形的机器人[N];大众科技报;2004年

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1 张玉丽;基于虚拟力的多机器人化学源定位研究[D];中国矿业大学;2015年

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6 王宏;煤矿机器人激光雷达与惯性传感器导航理论及实验研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

7 李飞;湍动气流主控环境下多机器人气味源定位[D];天津大学;2009年

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1 张帅;服务型机器人设计与前瞻性研究[D];浙江大学;2008年

2 郑梓均;基于ROS系统的简易服务机器人关键技术的研究[D];江南大学;2016年

3 周子希;基于构建地图的手势控制移动机器人[D];中国海洋大学;2015年

4 田青;Mecanum轮式全向机器人位置精确控制的研究[D];东南大学;2015年

5 李文玉;智能仓库系统多机器人任务分配问题研究[D];北京物资学院;2016年

6 武涵;基于无线传感网络的群机器人精确定位与编队控制[D];南京大学;2016年

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9 安占福;融合激光与RGB-D相机的移动机器人自定位算法研究[D];西北师范大学;2015年

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本文编号：693791