一种面向移动货架仓储系统的搬运机器人拣货任务调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向移动货架仓储系统的搬运机器人拣货任务调度方法，属于电子商务领域，包括以下步骤：以所有订单的拣选完成时间最小化为目标，构建拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型；将所有顾客订单所关联的待拣选的货架信息、搬运机器人更换两个货架所需的时间信息、货架在拣货台进行人工拣货的时间信息、确定的时间间隔、以及搬运机器人和拣货台数量等信息，输入到拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型中，基于现有的整数规划模型求解软件，得到搬运机器人的拣货任务分配和搬运顺序规划方案；本发明专利技术同时对搬运机器人的拣货任务分配和服务顺序提供技术方案，减少了搬运机器人的行走距离，减少了总的拣货时间，达到了优化的效果，提高了移动货架仓储系统的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种面向移动货架仓储系统的搬运机器人拣货任务调度方法
本专利技术涉及电子商务领域，尤其涉及一种面向移动货架仓储系统的搬运机器人拣货任务调度方法。
技术介绍
随着物流自动化技术的快速发展，移动货架仓储系统在仓储行业得到广泛应用。为了提高搬运机器人的工作效率，在专利技术专利说明书CN2018105791765中公开了一种应用货到人系统的货架搬运方法、装置及系统，将预搬运的货架生成搬运任务，将预搬运的货架分配给离货架最近的空闲搬运机器人，然后对搬运中的机器人选择最短的路径，对于新加入的订单优先考虑有搬运任务的货架能否满足订单的拣选，如果当前有搬运任务的货架不能满足订单的拣选，则重新选择货架，生成新的搬运任务。这种方法每次在进行路径规划时，只考虑当前搬运货架的最短路径，并未考虑机器人分配的其他货架，容易陷入局部最优，并使总的拣货时间变长。在专利技术专利CN2018100793196中公开了一种大规模智能仓储分布式拣选系统，该系统包括了中央控制服务器、分拣站台、移动机器人、调度服务器、可移动货架5个部分，调度服务器设置在仓库的不同区域，在中央控制服务器的协助下实现大规模仓库的拣选任务。该专利按照功能把系统划分为了多个部分，由各个部分相互协调使得系统正常运转。该专利是从系统的结构方面进行优化，而本专利技术考虑了搬运机器人拣货任务的调度和搬运顺序规划这两个方面。在专利技术专利CN2019101873101中公开了一种基于计算机算法的仓储搬运机器人任务调度系统，将仓储区域分为四个区，为每个区域配置货架和搬运机器人。通过对货架和机器人进行编号、定位，对存储区域设置传感器、编号条码等操作，机器人上携带相互连接的获取模块、识别模块和控制模块，能获取搬运机器人的速度、位置和状态信息，使得多个搬运机器人同时出现时，系统仍能正常运作。在专利技术专利说明书CN2017100682235中公开了一种机器人搬运车的调度方法和调度装置，该专利将仓库的拣选区划分为若干个区域，通过搬运车出入库频次、搬运车投入总量等确定每个区域搬运车的最少配置数量，选出缺少搬运工具的区域，调入空闲的搬运车。以上两个专利都涉及到分区的方法，但如何分区以实现高效的拣选工作是该领域的难点问题，针对不同类型、存有不同商品的仓库的分区方式不尽相同，同一仓库在面向不同的顾客订单和商品关系时分区又会有所不同，如果分区不够恰当或分区不能够随着顾客订单和储位的分配而灵活地调整，一种不恰当的分区方案反而会降低仓库的拣选效率。总之，现有技术中调度方法的优劣性仍有待检验，搬运机器人在拣货过程中，将货架挪动到拣货台后机器人仍然将货架送回原位，加长了行驶距离，且在对机器人进行搬运顺序规划时并未将被分配的所有货架考虑在内，容易陷入局部最优，现有的调度系统仍有改进的空间。
技术实现思路
根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种面向移动货架仓储系统的搬运机器人拣货任务调度方法：包括以下步骤：S1：以所有订单的拣选完成时间最小化为目标，设定订单被拣选的时间约束、搬运机器人挪动货架的时间约束、拣货台的拣选能力约束、拣货台的数量约束、货架的拣货时间约束、机器人的搬运顺序约束、机器人的数量约束、以及决策变量范围约束，构建拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型；S2：将所有顾客订单所关联的待拣选的货架信息、搬运机器人更换两个货架所需的时间信息、货架在拣货台进行人工拣货的时间信息、确定的时间间隔、以及搬运机器人和拣货台数量等信息，输入到拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型中，基于现有的整数规划模型求解软件，得到搬运机器人的拣货任务调度和搬运顺序方案。进一步地：所述拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型的目标函数如下：minh(1)其中，h为决策变量，表示所有订单的最迟拣选完成时间。进一步地，所述关于订单被拣选的时间约束如下：所述关于搬运机器人挪动货架的时间约束如下：所述关于拣货台的拣选能力约束：所述关于拣货台的数量约束：所述关于货架的拣货时间约束：所述关于机器人的搬运顺序约束：所述关于机器人的数量约束：所述关于决策变量范围约束：h≥0(25)其中已知的参数有：O表示所有待拣选的顾客订单集合；R表示与顾客订单集合O相关的所有待拣选的货架集合；表示与顾客订单j相关的所有待拣选的货架集合；T表示调度期内所有离散的时间点集合；W表示所有拣货台在某一时间点能提供拣选的最大订单数量；N表示可提供订单拣选服务的拣货台数量；M表示常数；ci表示货架i(∈R)被搬运机器人挪动到拣货台的平均时间；d表示一个搬运机器人更换两个货架的时间常数；wi(i∈R)表示货架i在拣货台进行人工拣货所需的时间；t(∈T)表示调度期内的某个离散的时间点；K表示可用的搬运机器人数量；未知的待求解的决策变量有：ej和fj(j∈O)分别表示订单j拣货的开始时间和结束时间；ai和bi(i∈R)分别表示货架i被搬运机器人顶起的时间和放下的时间；xij(i,j∈R)为0-1变量，若有某搬运机器人在将货架i挪动至拣货台完成拣货服务之后紧接着再将货架j挪动至拣货台，则xij＝1，否则xij＝0；pjt(j∈O,t∈T)为0-1变量，若t时刻订单j所关联的所有需拣选的货架中，已经有货架开始拣货服务并仍有货架并未完成拣货服务，则pjt＝1，否则pjt＝0；qit(i∈R,t∈T)为0-1变量，若t时刻货架i正在拣货台进行拣货服务，则qit＝1，否则qit＝0。进一步地，根据以下假设条件确定所述订单被拣选的时间约束、搬运机器人挪动货架的时间约束、拣货台的拣选能力约束、拣货台的数量约束、货架的拣货时间约束、机器人的搬运顺序约束、机器人的数量约束、以及决策变量范围约束：(1)假设所有拣货台同时开始拣货服务，但未必同时结束拣货服务；(2)假设所有顾客订单信息O已知，这些订单所关联的待拣选的货架信息R已知，每个顾客订单(如j∈O)相关的所有待拣选的货架集合Rj已知；(3)假设所有搬运机器人的初始位置和终止位置都为0点；(4)假设无论货架上有多少待拣选的商品，每个货架只能被挪动到拣货台一次，货架上待拣选的所有商品被一次性拣完；(5)假设搬运机器人按照如下货架接送方式来更换自己所顶起的货架：若有两个货架i和j(i,j∈R)，它们先后被某个搬运机器人挪动到拣货台进行拣选服务，即有xij＝1，则该搬运机器人在货架i已经在拣货台完成了拣货工作之后，将会把它挪动至货架j的位置，然后再把货架j挪动到拣货台；在交换两个货架时，搬运机器人首先把货架i放在货架j的旁边，然后把货架j取出来，再把货架i放回货架j原先的位置，最后将货架j挪动至拣货台，该种方式可以节约搬运机器人的行驶距离和时间，从而从总体上缩短本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向移动货架仓储系统的搬运机器人拣货任务调度方法，其特征在于：包括以下两个步骤：/nS1：以所有订单的拣选完成时间最小化为目标，设定订单被拣选的时间约束、搬运机器人挪动货架的时间约束、拣货台的拣选能力约束、拣货台的数量约束、货架的拣货时间约束、机器人的搬运顺序约束、机器人的数量约束、以及决策变量范围约束，构建拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型；/nS2：将所有顾客订单所关联的待拣选的货架信息、搬运机器人更换两个货架所需的时间信息、货架在拣货台进行人工拣货的时间信息、确定的时间间隔、以及搬运机器人和拣货台数量信息，输入到拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型中，得到搬运机器人的拣货任务调度和搬运顺序规划方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向移动货架仓储系统的搬运机器人拣货任务调度方法，其特征在于：包括以下两个步骤：
S1：以所有订单的拣选完成时间最小化为目标，设定订单被拣选的时间约束、搬运机器人挪动货架的时间约束、拣货台的拣选能力约束、拣货台的数量约束、货架的拣货时间约束、机器人的搬运顺序约束、机器人的数量约束、以及决策变量范围约束，构建拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型；
S2：将所有顾客订单所关联的待拣选的货架信息、搬运机器人更换两个货架所需的时间信息、货架在拣货台进行人工拣货的时间信息、确定的时间间隔、以及搬运机器人和拣货台数量信息，输入到拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型中，得到搬运机器人的拣货任务调度和搬运顺序规划方案。


2.根据权利要求1所述的一种面向移动货架仓储系统的搬运机器人拣货任务调度方法，其特征还在于：所述拣货任务分配和机器人搬运顺序规划模型的目标函数如下：
minh(1)
其中，h为决策变量，表示所有订单的最迟拣选完成时间。


3.根据权利要求1所述的一种面向移动货架仓储系统的搬运机器人拣货任务调度方法，其特征还在于：
所述关于订单被拣选的时间约束如下：





















所述关于搬运机器人挪动货架的时间约束如下：












所述关于拣货台的拣选能力约束：



所述关于拣货台的数量约束：



所述关于货架的拣货时间约束：



所述关于机器人的搬运顺序约束：









所述关于机器人的数量约束：



所述关于决策变量范围约束：















h≥0(25)
其中已知的参数有：O表示所有待拣选的顾客订单集合；R表示与顾客订单集合O相关的所有待拣选的货架集合；表示与顾客订单j相关的所有待拣选的货架集合；T表示调度期内所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王征，曾月，薛桂琴，徐伟，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21