智能仓库系统多机器人任务分配问题研究

发布时间：2017-07-16 16:13

  本文关键词：智能仓库系统多机器人任务分配问题研究

  更多相关文章： 智能仓库系统 货到人 任务分配 数学模型 启发式算法

【摘要】：基于“货到人”的智能仓库系统是近几年出现的一种新型配送中心仓储管理模式。由仓储机器人代替人工来完成仓库系统内部繁杂的拣货工作,在一定程度上有效提高了拣货效率。本文对智能仓库系统多机器人任务分配问题(TAMRSW)进行了相关研究,将多机器人任务分配问题分为仓储机器人数量充足的任务分配问题(TAPAR)和仓储机器人数量不足的任务分配问题(TAPIR)分别研究。本文的主要内容如下:首先,针对多机器人任务分配问题分析了国内外关于多机器人任务分配问题和多机器人任务分配方法的一些研究现状,发现目前尚没有针对该问题从仓储机器人数量充足和仓储机器人数量不足两个方面分别研究讨论的文献,进而提出了本文的研究方向和研究内容。其次,根据智能仓库一段时间内需要拣选的订单之间的物品种类相似度,建立订单分批模型,并设计了快速求解模型的启发式算法。然后,针对仓储机器人充足的TAPAR问题和仓储机器人不足的TAPIR问题分别进行研究。仓储机器人充足的任务分配问题(TAPAR),可以转化为一个仓储机器人多、任务少的非平衡指派问题,本文以仓储机器人完成任务的总运行成本最小为目标,建立了非平衡指派问题模型,并利用贪婪思想设计了启发式算法。针对仓储机器人不足的任务分配问题(TAPIR),首先根据待拣选订单中各任务之间的相似度,建立任务分组模型,将待拣选订单中所有的任务进行分组,其中分组数目与仓储机器人个数相同;然后根据每组任务中相邻的两个任务之间的距离,以每个仓储机器人完成该组任务的关联成本最小为目标,建立各个机器人完成各组任务的最优调度模型,并基于贪婪算法中的最邻近算法思想设计了求解模型的启发式算法;最后根据仓储机器人完成一批待拣选订单中各组任务花费的总关联成本为效率矩阵,建立使总成本最小的机器人与任务组之间平衡指派问题数学模型,利用匈牙利算法,得到最优指派方案。最后,以A网上书店智能仓库中某天0点到24点内的100个订单数据为例进行模拟计算和分析。根据100个订单之间的物品种类相似度,利用订单分批模型将该100个订单分为17批。然后,针对待拣选的17批订单,分别求解仓储机器人充足和仓储机器人数量不足情况下的任务指派方案和总运行成本。验证了本文提出的模型和算法的可行性和有效性。本文的模型和算法为设计智能仓库管理信息系统提供了理论依据。
【关键词】：智能仓库系统 货到人 任务分配 数学模型 启发式算法
【学位授予单位】：北京物资学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242;F253
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究目的和意义10
• 1.3 国内外研究现状分析10-14
• 1.3.1 多机器人任务分配问题的研究现状10-11
• 1.3.2 多机器人任务分配方法的研究现状11-14
• 1.4 本文的主要研究内容和研究思路14-16
• 1.4.1 研究内容14-15
• 1.4.2 研究方法和技术路线15-16
• 1.5 本章小结16-18
• 第2章 智能仓库系统中订单分批问题的数学模型及算法18-22
• 2.1 订单分批问题描述及分析18
• 2.2 订单分批问题的数学模型18-20
• 2.3 订单分批问题的启发式算法设计20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 仓储机器人数量充足的多机器人任务分配问题的数学模型及算法22-27
• 3.1 基本假设22
• 3.2 符号说明22-23
• 3.3 相关函数定义23-24
• 3.4 仓储机器人数量充足的多机器人任务分配问题的数学模型24
• 3.5 仓储机器人数量充足的多机器人任务分配问题的算法设计24-26
• 3.5.1 非平衡指派问题的基本原理24
• 3.5.2 非平衡指派问题的计算步骤24-26
• 3.6 本章小结26-27
• 第4章 仓储机器人数量不足的多机器人任务分配问题的数学模型及算法27-37
• 4.1 基本假设27
• 4.2 符号说明27-28
• 4.3 智能仓库系统中任务分组问题的数学模型及算法设计28-31
• 4.3.1 智能仓库系统中任务分组问题的数学模型28-29
• 4.3.2 智能仓库系统中任务分组问题的算法设计29-31
• 4.4 智能仓库系统中任务调度问题的数学模型及算法设计31-34
• 4.4.1 智能仓库系统中任务调度问题的数学模型31-33
• 4.4.2 智能仓库系统中任务调度问题的算法设计33-34
• 4.5 智能仓库系统中平衡指派问题的数学模型及算法设计34-35
• 4.5.1 智能仓库系统中平衡指派问题的数学模型34-35
• 4.5.2 智能仓库系统中平衡指派问题的算法设计35
• 4.6 本章小结35-37
• 第5章 智能仓库系统多机器人任务分配问题的算例分析37-51
• 5.1 A网上书店现状描述37-38
• 5.2 订单分批问题分析38-39
• 5.3 仓储机器人数量充足的多机器人任务分配问题分析39-42
• 5.4 仓储机器人数量不足的多机器人任务分配问题分析42-50
• 5.4.1 各批订单任务分组问题分析43-48
• 5.4.2 仓储机器人任务指派问题分析48-50
• 5.5 结果对比与分析50
• 5.6 本章小结50-51
• 第6章 总结与展望51-53
• 6.1 论文的主要研究工作51
• 6.2 本文的创新性研究工作51-52
• 6.3 本文的局限性和展望52-53
• 参考文献53-56
• 附录1：A网上书店0点到24点内的100个订单详细信息56-61
• 附录2：求解相关问题的程序设计61-64
• 攻读学位期间发表的学术论文及科研情况64-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 么立双;苏丽颖;李小鹏;;多机器人系统任务分配方式的研究与发展[J];制造业自动化;2013年10期

2 曹宗华;吴斌;黄玉清;邓春艳;;基于改进蚁群算法的多机器人任务分配[J];组合机床与自动化加工技术;2013年02期

3 胡克满;胡海燕;孙慧平;张友桥;;基于改进型PID控制算法在小型仓储物流智能机器人中的应用研究[J];物流技术;2012年07期

4 郑烨;王明杰;樊娟;;基于匈牙利法的企业员工任务分配问题研究[J];统计与决策;2011年05期

5 刘小梅;田彦涛;杨茂;;基于博弈论的多机器人任务分配算法[J];吉林大学学报(信息科学版);2010年03期

6 杜金玲;周杰;;关于几种不平衡指派问题的修正匈牙利解法[J];价值工程;2010年13期

7 刘晓莹;蔡自兴;余伶俐;高平安;;一种正交混沌蚁群算法在群机器人任务规划中的应用研究[J];小型微型计算机系统;2010年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 冯晓海;多机器人任务分配适应度模型算法研究[D];西北大学;2013年

2 张权益;多情感机器人任务分配问题研究[D];合肥工业大学;2013年

3 吴笑萍;一类多机器人系统任务分配方法的研究[D];南京理工大学;2012年

4 冯睿;基于蚁群算法的多机器人协作机制研究[D];西北大学;2011年

5 郭宇;基于拍卖的智能仓库系统多机器人任务分配方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

6 刘晓莹;混沌蚁群算法在多机器人任务规划中的应用研究[D];中南大学;2010年

7 张嵛;基于蚁群算法的大规模机器人任务分配方法的研究[D];东北师范大学;2009年

8 陈兰花;一类非平衡指派问题的求解方法及其应用研究[D];武汉理工大学;2008年

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本文编号：549478