一种AGV任务分配方法、物流分拣方法及系统技术方案

一种AGV任务分配方法、物流分拣方法及系统，包括：分拣任务开始，通过人力或机械臂在位于分拣台的AGV上放置包裹，即AGV在分拣台上获取任务；获取任务后完成规划路径、投递包裹的过程，当AGV完成第j个任务后，计算AGV在当前任务位置至下一个分拣台并获取任务所需的时间，选择获取所需时间最小的分拣台为AGV投递任务后返回的下一个分拣台。本发明专利技术应用在任务数量远大于AGV小车数量的场景中，增加系统的利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种AGV任务分配方法、物流分拣方法及系统
本专利技术涉及一种自动化物流技术，具体涉及一种AGV任务分配方法、物流分拣方法及系统。
技术介绍
在自动化、智能化物流飞速发展的今天，采用皮带传输系统或者自动导引车(AutomatedGuidedVehicle，AGV)配合少数人力来完成拣选作业受到了越来越多从业者的青睐，多机器人任务分配(Multi-robotTaskAllocation,MRTA)是AGV分拣调度系统中不可规避的问题，特别是涉及到大规模集群调度的分拣场景。对于各种不同类型AGV拣选系统，如何统筹任务分配是影响拣选系统效率的主要因素之一。如图1所示，任务列表ti和空闲机器人列表rj是两组不存在自相连的节点，ti与rj相连表示机器人rj可以到达任务ti的作业区域，我们需要尽可能多地把任务分配给空闲机器人，这在图论中可以归结为求二部图的最大匹配问题。在小面积、少量AGV的作业场景中，图1所示的二部图很大可能是一个完美图，换而言之，每一个AGV和每一个任务都有线段连接。一种广泛使用的方案，可以让任务队列里面高优先级的任务，搜索最接近的空闲AGV进行搬运，直到机器人队列或者任务队列清空即可。在图1中，让t1首先寻找最接近的空闲机器人rk1，然后让t2在剩下的机器人中寻找最接近的空闲机器人rk2(k1≠k2)，依次分配。当图1是完美二部图，且不考虑总路程最短的要求，以上分配方式一定是最大匹配。随着调度场地的扩大、AGV数量的增加，以及对AGV可达工作区的额外限制，可以用匈牙利算法求解不带权的最大匹配。匈牙利解法是求解指派问题的一种新颖而又简便的解法，算法的本质是在已经确定的匹配基础上，不断找到新的增广路径来扩大匹配数，直到找到最大匹配为止。利用匈牙利算法可以让尽可能多的任务分配给空闲机器人，但是也不能保证最大匹配的总路程最短。在大规模分拣调度系统中，为了节约人力成本，任务分发集中在地图中少数几个分拣台上，这时不仅仅需要综合考虑AGV执行每个任务的权值，还需要保证每个分拣台附近的AGV尽量不排队(流量控制)，这个问题可以抽象为最小费用最大流问题。最常用的求解最小费用最大流问题的算法包括Bellman-Ford算法、SPFA算法、改进Dijkstra算法等等。1、在实际作业过程中，任务通常是以分批的形式下发，而匈牙利算法更适用于随机过程。并且，匈牙利算法没有考虑到流量控制问题，导致有可能出现系统性地拥堵，使得算法得到的匹配结果失去最优性质。2、最小费用最大流算法更适用于路径分配网络流控制，在任务分配阶段进行路径搜索和调整会花费不能承受的额外时间代价。3、大多数系统在进行AGV调度时，通常会调度空闲的AGV来完成当前的任务以减少任务的完成时间，但这也会导致AGV整体的等待时间和行驶距离增加。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的缺点，提供了一种AGV任务分配方法，在任务数量远大于AGV小车数量的场景中，增加系统的利用效率。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种AGV任务分配方法，每台AGV一次只接受一个任务，还包括以下步骤：AGV在分拣台上获取任务；根据获取的任务目标位置规划路径；到达任务目标位置投递任务；完成任务投递后，选择所有分拣台中最优分拣台；通过路径规划回到所述分拣台。可选的，其中，当AGV完成当前任务j后，计算AGV在当前任务位置至下一个分拣台Pk并获取任务所需的时间，选择获取所需时间最小的分拣台为AGV投递任务后返回的下一个分拣台，其包括，计算当前AGV回到各个分拣台Pk的路径时间；以及到达分拣台Pk附近等待至获取任务所需时间。可选的，计算到达各个分拣台附近等待至获取任务所需时间的方法包括：计算当前AGV到达各个分拣台的时间节点之前分拣台Pk入口的AGV等待队列长度，并计算队列等待时间。可选的，获取当前AGV完成任务j的时间戳tj，将在时间戳tj时分别满足以下条件的其他AGV加入到Pk入口队列中：所有回场AGV中，其目标分拣台为Pk且AGV和Pk的曼哈顿距离小于Ai和Pk的距离的AGV；所有执行投递AGV中，其目标格口和Pk的距离是在所有分拣台中最近的，且AGV和目标格口的距离加上格口和Pk的距离小于当前AGV和Pk的距离的AGV。可选的，其中，通过公式(1)计算编号i的AGV(Ai)完成第j个分配任务后回到分拣台Pk接受下一个分配任务所花费的时间为Tjk，其中，t0为每台AGV完成卸货时间，为AGV的平均直线速度，t1为每台AGV进入分拣台、离开分拣台至队列中下一台AGV启动过程所需的时间，l表示队列长度；t2为每台AGV发生运动换向过程所需的额外时间；tj表示当前AGV完成任务j的时间戳。可选的，通过公式(2)计算Ai在执行完任务Tj后，回场所选择的分拣台Pk(Ai,Tj)：本专利技术还提供一种物流分拣方法，设定m为AGV的总数量，n为任务的总数量，q为分拣台的总数量，定时获取m和n的值，当n和m的数值的差值大于阈值时，采用第一任务分配方法，即上述的AGV任务分配方法调度AGV进行任务投递；当n和m的数值相同或差值不大于阈值时，采用第二任务分配方法，每个AGV接受最多两个任务，按照接受任务时序作为优先级依次完成任务投递。可选的，第二任务分配方法如下：1)利用KM算法分配高优先级的m个任务；2)所有AGV根据匹配的的任务进行路径规划、上包裹、投递包裹；3)当检测到有空闲AGV时，计算所述空闲AGV和其他非空闲AGV的匹配权值；4)对所有接受了至多一个任务且权值不大于所述空闲AGV的其他AGV进行任务分配，分配任务后的AGV执行步骤2。本专利技术还提供一种物流分拣系统，包括主控系统，若干AGV，若干分拣台以及若干格口区域，其中，主控系统，用于接收任务信息；AGV的调度和任务分配；规划AGV路径；AGV，用于接收主控系统命令实现运动；分拣台，用于拣选货品给AGV，采用人力或机械臂完成拣选；格口区域，包括格口以及格口之间的行驶通道。本专利技术还提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述处理器用于执行计算机程序实现上述物流分拣方法，所述存储器用于存储可供所述处理器执行的所述计算机程序。本专利技术的有益效果：在一个满负荷运转的物流分拣系统中，通过计算AGV回到各个分拣台的行驶距离以及各个分拣台的排队情况，选择最合适的分拣台作为下一个停靠位置，可以最大程度上增加AGV处理任务的效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是KM算法的二部图的最大匹配图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AGV任务分配方法，其特征在于，每台AGV一次只接受一个任务，还包括以下步骤：/nAGV在分拣台上获取任务；/n根据获取的任务目标位置规划路径；/n到达任务目标位置投递任务；/n完成任务投递后，选择所有分拣台中最优分拣台；/n通过路径规划回到所述分拣台。/n

【技术特征摘要】
1.一种AGV任务分配方法，其特征在于，每台AGV一次只接受一个任务，还包括以下步骤：
AGV在分拣台上获取任务；
根据获取的任务目标位置规划路径；
到达任务目标位置投递任务；
完成任务投递后，选择所有分拣台中最优分拣台；
通过路径规划回到所述分拣台。


2.根据权利要求1所述的一种AGV任务分配方法，其特征在于，其中，当AGV完成当前任务j后，计算AGV在当前任务位置至下一个分拣台Pk并获取任务所需的时间，选择获取所需时间最小的分拣台为AGV投递任务后返回的下一个分拣台，其包括，
计算当前AGV回到各个分拣台Pk的路径时间；以及到达分拣台Pk附近等待至获取任务所需时间。


3.根据权利要求2所述的一种AGV任务分配方法，其特征在于，计算到达各个分拣台附近等待至获取任务所需时间的方法包括：计算当前AGV到达各个分拣台的时间节点之前分拣台Pk入口的AGV等待队列长度，并计算队列等待时间。


4.根据权利要求3所述的一种AGV任务分配方法，其特征在于，获取当前AGV完成任务j的时间戳tj，将在时间戳tj时分别满足以下条件的其他AGV加入到Pk入口队列中：
所有回场AGV中，其目标分拣台为Pk且AGV和Pk的曼哈顿距离小于Ai和Pk的距离的AGV；
所有执行投递AGV中，其目标格口和Pk的距离是在所有分拣台中最近的，且AGV和目标格口的距离加上格口和Pk的距离小于当前AGV和Pk的距离的AGV。


5.根据权利要求1所述的一种AGV任务分配方法，其特征在于，其中，通过公式(1)计算编号i的AGV(Ai)完成第j个分配任务后回到分拣台Pk接受下一个分配任务所花费的时间为Tjk，



其中，t0为每台AGV完成卸货时间，为AGV的平均直线速度，t1为每台AGV进入分拣台、离开分拣台至队列中下一台AGV启动过程所需的...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈洋，季杰，胡志光，
申请(专利权)人：浙江迈睿机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33