本實(shí)用新型涉及一種港口自動(dòng)化無人堆場(chǎng)自動(dòng)化軌道吊車，尤其是一種自動(dòng)化軌道吊雙車避讓裝置。

背景技術(shù)：

自動(dòng)化無人堆場(chǎng)是當(dāng)今港口建設(shè)轉(zhuǎn)型的熱點(diǎn)。在以計(jì)算機(jī)過程控制下進(jìn)行的軌道吊作業(yè)環(huán)境中，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力，相較于人工控制，理論上可以更便捷的進(jìn)行兩臺(tái)軌道吊的協(xié)同作業(yè)。但如何在保證安全的前提下提高作業(yè)效率是一大技術(shù)難題。目前國(guó)內(nèi)主流的大車避讓策略大多采用先到先得的原則，缺乏對(duì)全局任務(wù)的判斷，容易產(chǎn)生多余的跑大車動(dòng)作，影響作業(yè)效率，產(chǎn)生不必要的能耗損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型提出一種適用于解決自動(dòng)化堆場(chǎng)中兩臺(tái)軌道吊自動(dòng)作業(yè)避讓問題的裝置，包括對(duì)是否需要避讓的判斷，決定哪一臺(tái)軌道吊優(yōu)先作業(yè)，需要避讓的軌道吊的避讓位置以及生成自動(dòng)化指令。裝置通過獲取兩臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)以及當(dāng)前作業(yè)的任務(wù)信息，綜合參考多種因素，通過程序邏輯判斷給出避讓的策略。本裝置在保證設(shè)備作業(yè)安全的基礎(chǔ)上，充分考慮了大車避讓產(chǎn)生的時(shí)間影響以及能耗損失，優(yōu)化作業(yè)效率，節(jié)能環(huán)保。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案予以解決：

一種自動(dòng)化軌道吊雙車避讓裝置，包括作業(yè)任務(wù)解析器、設(shè)備狀態(tài)解析器、堆場(chǎng)狀態(tài)解析器、核心處理模塊、機(jī)器指令生成器，所述作業(yè)任務(wù)解析器連接TOS和設(shè)備狀態(tài)解析器，用于接收TOS發(fā)來的任務(wù)信息并進(jìn)行處理，設(shè)備狀態(tài)解析器連接軌道吊設(shè)備，用于通過TCP獲取軌道吊設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息；所述堆場(chǎng)狀態(tài)解析器連接軌道吊設(shè)備，用于獲取兩臺(tái)軌道吊設(shè)備可以作業(yè)的大車范圍，兩車安全距離和大車到位誤差信息；所述核心處理模塊連接作業(yè)任務(wù)解析器、設(shè)備狀態(tài)解析器和堆場(chǎng)狀態(tài)解析器，用于從作業(yè)任務(wù)解析器、設(shè)備狀態(tài)解析器和堆場(chǎng)狀態(tài)解析器讀取運(yùn)算需要的輸入?yún)?shù)，經(jīng)過計(jì)算后，將按規(guī)則進(jìn)行避讓決策結(jié)果信號(hào)發(fā)送給機(jī)器指令生成器，由機(jī)器指令生成器產(chǎn)生機(jī)器指令信號(hào)，并通過TCP傳輸?shù)絻膳_(tái)軌道吊設(shè)備上，用于調(diào)度兩臺(tái)軌道吊設(shè)備作業(yè)和避讓，提高總體作業(yè)效率。

所述作業(yè)任務(wù)解析器接收TOS發(fā)來的任務(wù)信息包括作業(yè)任務(wù)的抓或放箱位置信息，任務(wù)被分配到的設(shè)備編號(hào)，任務(wù)執(zhí)行的階段狀態(tài)以及任務(wù)的優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)信息。

本實(shí)用新型的有益效果是：

通過以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型的一種自動(dòng)化軌道吊雙車避讓裝置，當(dāng)裝置判斷到兩車作業(yè)區(qū)域發(fā)生沖突，需要進(jìn)行避讓時(shí)，裝置會(huì)計(jì)算出基于當(dāng)前任務(wù)和設(shè)備狀態(tài)的最優(yōu)的避讓方案，并且生成相關(guān)作業(yè)指令和避讓指令，保障作業(yè)安全，大大提高作業(yè)效率。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為軌道吊設(shè)備A，B相向作業(yè)示意圖；

其中：(a)為A與B目標(biāo)位置相距小于安全距離或交叉但兩車互不穿越當(dāng)前位置；(b)為A穿越B當(dāng)前位置，但B不穿越A當(dāng)前位置；(c)為A穿越B當(dāng)前位置，且B穿越A當(dāng)前位置；

圖3為軌道吊設(shè)備B在原地作業(yè)或?？?，且A進(jìn)入或穿越B的安全距離范圍示意圖；

圖4為軌道吊設(shè)備A，B同向作業(yè)示意圖；

其中：(a)為A進(jìn)入或穿越B的安全距離范圍；(b)為A目標(biāo)位置大于B目標(biāo)位置；

圖5為在決定出避讓的軌道吊設(shè)備后，給出避讓的位置示意圖；

其中：(a)為A?？吭贐目標(biāo)作業(yè)位置相距安全距離大小處；(b)為B當(dāng)前位置大于B執(zhí)行指令目標(biāo)位置；(c)為B當(dāng)前位置與B執(zhí)行指令目標(biāo)位置同貝或無指令；

圖6為軌道吊設(shè)備A?？吭谲壍赖踉O(shè)備B任務(wù)抓箱位置和任務(wù)放箱位置中靠近軌道吊設(shè)備A方向最近的位置加上安全距離示意圖；

其中：(a)為B抓箱位置大于B放箱位置；(b)為B抓箱位置小于B放箱位置；圖7為本實(shí)用新型的避讓決策流程圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種自動(dòng)化軌道吊雙車避讓裝置，包括作業(yè)任務(wù)解析器、設(shè)備狀態(tài)解析器、堆場(chǎng)狀態(tài)解析器、核心處理模塊、機(jī)器指令生成器。作業(yè)任務(wù)解析器連接TOS(碼頭操作裝置)和設(shè)備狀態(tài)解析器，用于接收TOS發(fā)來的任務(wù)信息并進(jìn)行處理，設(shè)備狀態(tài)解析器連接軌道吊設(shè)備，用于通過TCP(通訊協(xié)議)獲取軌道吊設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息；所述堆場(chǎng)狀態(tài)解析器連接軌道吊設(shè)備，用于獲取兩臺(tái)軌道吊設(shè)備可以作業(yè)的大車范圍，兩車安全距離和大車到位誤差信息；所述核心處理模塊連接作業(yè)任務(wù)解析器、設(shè)備狀態(tài)解析器和堆場(chǎng)狀態(tài)解析器，用于從作業(yè)任務(wù)解析器、設(shè)備狀態(tài)解析器和堆場(chǎng)狀態(tài)解析器讀取運(yùn)算需要的輸入?yún)?shù)，經(jīng)過計(jì)算后，將按規(guī)則進(jìn)行避讓決策結(jié)果信號(hào)發(fā)送給機(jī)器指令生成器，由機(jī)器指令生成器產(chǎn)生機(jī)器指令信號(hào)，并通過TCP傳輸?shù)絻膳_(tái)軌道吊設(shè)備上，用于調(diào)度兩臺(tái)軌道吊設(shè)備作業(yè)和避讓，提高總體作業(yè)效率。

作業(yè)任務(wù)解析器接收TOS發(fā)來的任務(wù)信息包括作業(yè)任務(wù)的抓或放箱位置信息，任務(wù)被分配到的設(shè)備編號(hào)，任務(wù)執(zhí)行的階段狀態(tài)以及任務(wù)的優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)信息。

按規(guī)則進(jìn)行避讓決策為通過程序邏輯判斷給出避讓的策略：約定以堆場(chǎng)零點(diǎn)位置為原點(diǎn)，從左到右大車中心點(diǎn)位置坐標(biāo)值逐漸變大，兩臺(tái)軌道吊設(shè)備共享同一軌道，不可相互穿越，則需要避讓的條件應(yīng)當(dāng)滿足相對(duì)靠左側(cè)的大車目標(biāo)位置加上安全距離大于右側(cè)的大車目標(biāo)位置，其中大車目標(biāo)位置是指無任務(wù)且無指令的軌道吊設(shè)備；以當(dāng)前位置作為目標(biāo)位置，非空閑的軌道吊設(shè)備以指令目標(biāo)位置或任務(wù)抓或放箱位置作為目標(biāo)位置。安全距離為一個(gè)與軌道吊設(shè)備軌道平行方向所占長(zhǎng)度，剎車距離，安全感應(yīng)區(qū)域范圍有關(guān)的設(shè)定值。

裝置根據(jù)兩臺(tái)軌道吊設(shè)備的任務(wù)狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)確定兩車欲到達(dá)的目標(biāo)位置，判斷是否存在兩車移動(dòng)路徑上空間占用資源沖突的情況，決定生成任務(wù)相關(guān)指(PICKUP,GROUND,PARK)或避讓指令(PARK)，以確保作業(yè)安全并優(yōu)化作業(yè)效率。

以兩臺(tái)軌道吊A,B為例，當(dāng)發(fā)生以下幾種情況時(shí)，裝置會(huì)檢測(cè)到需要進(jìn)行大車避讓。

(1)A，B相向作業(yè)

如圖2(a)所示，A與B目標(biāo)位置相距小于安全距離或交叉但兩車互不穿越(設(shè)備目標(biāo)位置抵近(小于安全距離)或超過另一臺(tái)設(shè)備)當(dāng)前位置。如圖2(b)所示，A穿越B當(dāng)前位置，但B不穿越A當(dāng)前位置。如圖2(c)所示，A穿越B當(dāng)前位置，且B穿越A當(dāng)前位置。

(2)如圖3所示，B在原地作業(yè)或?？?，A進(jìn)入或穿越B的安全距離范圍。

(3)A,B同向作業(yè)

如圖4(a)所示，A進(jìn)入或穿越B的安全距離范圍。如圖4(b)所示，，A目標(biāo)位置大于B目標(biāo)位置。

其他情況下則視為不需要避讓。

在確定需要有一臺(tái)設(shè)備避讓后，就要選擇由哪一臺(tái)進(jìn)行避讓而另一臺(tái)繼續(xù)執(zhí)行分配給它的作業(yè)任務(wù)。此時(shí)就需要參考設(shè)備的空閑狀態(tài)，設(shè)備是否有故障，設(shè)備是否帶箱，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)以及作業(yè)距離等一系列因素。

此流程可根據(jù)不同項(xiàng)目的要求增減判斷條件，或修改各個(gè)條件在決策中所占的權(quán)重比例，從而實(shí)現(xiàn)不同碼頭的特定要求。

(1)在決定出避讓設(shè)備后，還應(yīng)給出避讓的位置。需要避讓的設(shè)備(假設(shè)A)應(yīng)?？吭贐目標(biāo)作業(yè)位置相距安全距離大小處。如果B因執(zhí)行指令過程中發(fā)生的故障，停靠位置為B當(dāng)前位置和B執(zhí)行指令目標(biāo)位置中距離A方向最近的位置加上安全距離B當(dāng)前位置小于B執(zhí)行指令目標(biāo)位置，如圖5(a)所示。

如圖5(b)所示，B當(dāng)前位置大于B執(zhí)行指令目標(biāo)位置。如圖5(c)所示，B當(dāng)前位置與B執(zhí)行指令目標(biāo)位置同貝或無指令。

(2)如果B有任務(wù)未抓箱,抓放不同貝，無故障，可正常接收指令作業(yè)，則A應(yīng)停靠在B任務(wù)抓箱位置和任務(wù)放箱位置中靠近A方向最近的位置加上安全距離，避免A避讓B抓箱作業(yè)后又要避讓B放箱的重復(fù)避讓動(dòng)作。

如圖6(a)所示B抓箱位置大于B放箱位置。如圖6(b)所示，B抓箱位置小于B放箱位置。

如圖7所示，按規(guī)則進(jìn)行避讓決策過程為：

(1)判斷兩個(gè)大車是否需要避讓

(2)如需避讓，則根據(jù)兩個(gè)大車的執(zhí)行指令情況來執(zhí)行避讓

當(dāng)兩個(gè)大車都在執(zhí)行指令，按執(zhí)行指令避讓；當(dāng)只有一個(gè)大車執(zhí)行指令，則無指令的大車讓有指令的大車；

(3)如兩個(gè)大車都無執(zhí)行指令，則根據(jù)兩個(gè)大車的執(zhí)行任務(wù)情況來執(zhí)行避讓

當(dāng)兩個(gè)大車都無任務(wù)，則結(jié)束避讓；當(dāng)只有一個(gè)大車有任務(wù)，則無任務(wù)的大車讓有任務(wù)的大車；

(4)如兩個(gè)大車都有任務(wù)，則根據(jù)兩個(gè)大車的帶箱情況來執(zhí)行避讓

當(dāng)只有一個(gè)大車帶箱，則不帶箱的大車讓帶箱的大車；

(5)如兩個(gè)大車都帶箱或不帶箱，則根據(jù)兩個(gè)大車的優(yōu)先級(jí)情況來執(zhí)行避讓

當(dāng)兩個(gè)大車的優(yōu)先級(jí)不相同時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的大車讓優(yōu)先級(jí)高的大車；

(6)如兩個(gè)大車的優(yōu)先級(jí)相同，則根據(jù)兩個(gè)大車的抓放箱標(biāo)志情況來執(zhí)行避讓

當(dāng)只有一個(gè)大車可以抓放箱，則不可抓放箱的大車讓可抓放箱的大車；

(7)如兩個(gè)大車都可抓放箱或不可抓放箱，則選擇完成任務(wù)時(shí)間最短的方案執(zhí)行避讓。