【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能调度，具体涉及一种订单处理与机器人任务编排的联合调度方法。
技术介绍
1、近年来，随着电子商务经济的快速发展，自主智能调度技术已广泛应用于仓储系统中。为了降低劳动力成本并实现更高的仓库拣选效率，“货到人”拣选系统得到了开发与应用。该系统中的作业流程为：首先各工作站收到系统指派的待处理订单列表和待拣选货架列表，然后待拣选的货架将被分给多台移动机器人，由移动机器人从存储区中搬运至对应的工作站。站内拣选人员根据该工作站收到的待处理订单列表对到站的货架进行货物拣选，拣选完成后货架将再由移动机器人搬运离开返回至存储区中。
2、在上述过程中，订单指派、货架指派和机器人任务分配交织决策，相关已有技术中，由于仅考虑三种策略分别独立优化或者仅考虑部分策略同时优化，调度性能不优，这导致了大量货架频繁出入工作站，最终会造成路径阻塞死锁等现象，极大地增加了时间成本，降低了拣选效率。
3、因此目前缺少一种高效的订单处理与机器人货架任务编排的联合调度方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，能够考虑订单指派、货架指派和机器人任务分配的联合优化，形成订单处理与机器人任务编排的联合调度。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案包括以下步骤；
3、步骤1：获取订单信息、货架信息、商品信息、工作站信息和移动机器人信息。
4、步骤2：建立关键货架集合，所述关键货架集合在满足全部订单的商品需求
5、步骤3：生成货架向工作站的指派方案以及订单向工作站的指派方案。
6、步骤4：根据生成的货架指派方案，建立多移动机器人的货架任务初始分配方案和初始完工移动距离。
7、步骤5：对初始分配方案连续迭代执行次机器人之间的任务交换，每次交换后均获得新的任务分配方案。在每次得到新的任务分配方案之后，重新评估完工移动距离，若得到改进则保留新的任务分配方案，否则不保留新的任务分配方案。完成上述任务交换后，得到最终的任务分配方案。
8、输出货架向工作站的指派方案、订单向工作站的指派方案以及最终的任务分配方案。
9、进一步，步骤1：获取订单信息、货架信息、商品信息、工作站信息和移动机器人信息，具体为：
10、对订单池内订单集合与商品集合的对应关系进行编码，建立订单编码矩阵，其中为订单集合内全部订单的数量，为商品集合内全部商品的数量，订单编码矩阵中第q行第n列指代订单n中所包含商品q的数量。
11、对存储区内货架集合与商品集合的对应关系进行编码，建立货架编码矩阵，其中为货架集合内全部货架的数量，货架编码矩阵中第q行第m列指代货架m中存储的商品q的数量。
12、建立货架间的距离矩阵，矩阵中的元素表征货架两两间的距离。
13、建立每个货架与工作站集合之间的距离矩阵，其中为工作站的数量，距离矩阵中第m行第p列为货架m与工作站p之间的距离。
14、建立移动机器人集合内全部移动机器人与货架集合之间的距离矩阵，其中为移动机器人的数量，距离矩阵中第l行第m列为移动机器人l与货架m之间的距离。
15、进一步，在步骤1中，建立订单信息编码矩阵、货架信息编码矩阵、货架和工作站间的距离矩阵、货架间的距离矩阵和移动机器人与货架间的距离矩阵，具体方法如下：
16、初始时订单信息编码矩阵为全零矩阵，对于每种商品，从行首开始依次填充每个订单对该商品需求的数量，直至填充完全部订单对该商品的需求；初始时货架编码矩阵为全零矩阵，对于每种商品，从行首开始依次填充每个货架存储该商品的数量，直至填充完该商品在全部货架的存储量；初始时货架间的距离矩阵、货架和工作站间的距离矩阵以及移动机器人与货架间的距离矩阵均为全零矩阵，对于任两个货架与，其距离采用曼哈顿距离计算；对于任一货架与工作站以及任一移动机器人与货架，其距离同样采用曼哈顿距离计算，分别为和，这里、、和分别表示货架、、移动机器人和工作站的横坐标和纵坐标。
17、进一步，步骤2，其具体过程为：
18、s201、初始时关键货架集合为空集；计算订单集合的总商品需求。
19、s202、分别计算中每个货架对中商品满足数量，并根据计算结果对所有货架进行降序排列，得到排序结果。
20、s203、分别计算中每个货架与全部工作站的平均距离，根据计算结果对所有货架进行升序排列，得到排序结果。
21、s204、选择一个在和中顺序之和最小的货架，将该货架加入并从删除，然后从中减去该货架对中商品的满足数量；重复步骤s202和s203，直到中每种商品所需要的总数量均为0时停止。
22、进一步，步骤3，具体为：计算中每个关键货架的可覆盖订单集合，参与订单集合和履行订单集合；然后根据这些集合的信息与距离矩阵，得到货架向工作站的指派方案和订单向工作站的指派方案。
23、进一步，在步骤3中，具体过程为：
24、s301、定义关键货架索引顺序；定义初始时关键货架的可覆盖订单集合、参与订单集合和履行订单集合均为空集。
25、s302、遍历订单集合中的每一个订单，如果其需要的每种商品的数量均不超过该商品在上的库存数量，则将该订单加入中。
26、s303、遍历订单集合中的每一个订单，如果其需要的某种商品在上存储且该商品在除了以外的全部关键货架的库存量之和小于对该商品的需求，则将该订单加入中。
27、s304、对与的并集中的每一个订单进行遍历，如果需要的每种商品的数量均不超过该商品在上的库存数量，则将该订单加入中，然后从的库存中减去对商品的需求，否则继续遍历下一个订单；重复执行上述操作，直至遍历完并集中的全部订单。
28、s305、执行自增1，重复步骤s302- s304；直到时停止。
29、s306、根据中全部关键货架的中包含订单数量，对所有关键货架进行降序排列，得到排序结果；同时分别计算中每个关键货架与全部工作站的平均距离，根据计算结果对所有关键货架进行升序排列，得到排序结果。
30、s307、定义已指派的订单集合为空集；定义关键货架向工作站的指派方案，其中每个元素均为空集；定义订单向工作站的指派方案，其中每个元素均为空集；定义工作站索引顺序；定义工作站指派完成标志。
31、s308、选择一个在和中顺序之和最小的关键货架，将该关键货架指派加入中；计算该关键货架的履行订单集合中订单的数量与工作站容量的差值，若差值大于0，则将中全部订单中加入和中，并将这些订单从订单集合中删除；否则将中前个订单加入和中，令，同样中前个订单也将被从订单集合中删除。
32、s309、定义关键货架索引顺序，从关键货架的履行订单集合中移除与已指派的订单集合的交集订单，执行自增1，重复上述步骤；直到时停止；执行步骤s306本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.如权利要求1所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，所述步骤1：获取订单信息、货架信息、商品信息、工作站信息和移动机器人信息，具体为：
3. 如权利要求2所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于， 在步骤1中，建立订单信息编码矩阵、货架信息编码矩阵、货架和工作站间的距离矩阵、货架间的距离矩阵和移动机器人与货架间的距离矩阵，具体方法如下：
4.如权利要求1、2或3所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，所述步骤2，其具体过程为：
5.如权利要求4所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，所述步骤3，具体为：计算中每个关键货架的可覆盖订单集合，参与订单集合和履行订单集合；然后根据这些集合的信息与距离矩阵，得到货架向工作站的指派方案和订单向工作站的指派方案。
6.如权利要求5所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，在步骤3中，具体过程为：
7.如权利要求1
8.如权利要求7所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，所述步骤4中建立的具体过程为：
9.如权利要求8所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，所述步骤5中每次任务交换的具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.如权利要求1所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，所述步骤1：获取订单信息、货架信息、商品信息、工作站信息和移动机器人信息，具体为：
3. 如权利要求2所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于， 在步骤1中，建立订单信息编码矩阵、货架信息编码矩阵、货架和工作站间的距离矩阵、货架间的距离矩阵和移动机器人与货架间的距离矩阵，具体方法如下：
4.如权利要求1、2或3所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，所述步骤2，其具体过程为：
5.如权利要求4所述的订单处理与机器人任务编排的联合调度方法，其特征在于，所述步骤3，具体为：计算中每个关键货架的可覆盖订单集合，参与订单集合和履行订单集...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓方，石翔，褚文清，周轩，张乐乐，董伟，赵佳晨，辛斌，支涛，李洪波，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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