專利名稱：車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于人工智能領(lǐng)域和多機(jī)器人調(diào)度領(lǐng)域，涉及機(jī)器人智能導(dǎo)航和機(jī)器人傳感器布局方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的日益提高，原有的人工生產(chǎn)線開始朝著機(jī)器的、全自動的生產(chǎn)方式發(fā)展。運(yùn)用智能機(jī)器取代人力勞動已成為當(dāng)今科技研發(fā)的重點方向。無人運(yùn)輸機(jī)的使用有效的避免了人力資源的浪費(fèi)，在準(zhǔn)確節(jié)能的基礎(chǔ)上提聞了生廣效率。 無人運(yùn)輸機(jī)包括單運(yùn)輸機(jī)和多運(yùn)輸機(jī)兩個方面。單運(yùn)輸機(jī)主要完成單一路線往返的運(yùn)輸工作，設(shè)備的設(shè)計過程向?qū)唵?，需要考慮的實際因素較少；而多運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)主要完成條路徑運(yùn)輸工作，已有的方法是首先對每一個運(yùn)輸機(jī)路徑進(jìn)行規(guī)劃，再將每個運(yùn)輸機(jī)的路徑整合，設(shè)計出無碰撞的安全路徑。這類方法設(shè)計路線比較單一，不靈活，每臺運(yùn)輸機(jī)無法根據(jù)實際突發(fā)情況調(diào)節(jié)其路徑。針對機(jī)器間的無線通信，目前已有的研究成果主要分為TCP協(xié)議和UDP協(xié)議兩類，這兩種方法各有優(yōu)缺點，TCP協(xié)議可有效保證通信系統(tǒng)的可靠性，但該協(xié)議犧牲了系統(tǒng)的實時性，UDP協(xié)議具有“快速”、“輕量”的性能，但沒有發(fā)送前建立連接和發(fā)送方等待確認(rèn)信息的過程，使系統(tǒng)可靠性有所下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以已有的技術(shù)為支撐，設(shè)計了一個卷煙車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)，將全局路徑搜索策略與局部搜索策略相融合，針對初始車間障礙信息進(jìn)行全局路徑搜索，并針對于環(huán)境發(fā)生動態(tài)未知變化的情況下做路徑的局部修改，提高了無人運(yùn)輸機(jī)的快速反應(yīng)能力，并實現(xiàn)了運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的中央控制。設(shè)計一個性能良好的車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)，需要解決一下幾方面的問題(1)整個系統(tǒng)(包括中央控制和子運(yùn)輸機(jī)控制)的功能設(shè)計和硬件實現(xiàn)；(2)車間無人運(yùn)輸機(jī)全局路徑搜索策略和局部路徑修改策略算法的實現(xiàn)(包括模型建立，優(yōu)化算法，功能算子的設(shè)計)；(3)無線通訊方式的選擇和設(shè)計。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)，該車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)至少包含兩個裝置一種車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)，該車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)至少包含兩個裝置一個中央控制裝置；一個遙控子運(yùn)輸機(jī)；中央控制裝置與遙控子運(yùn)輸機(jī)之間通過無線通信聯(lián)系；所述的中央控制裝置包括中央決策模塊；在中央決策模塊連接中央無線通信模塊、中央報警系統(tǒng)、人機(jī)界面；所述遙控子運(yùn)輸機(jī)包括包括子運(yùn)輸機(jī)，在子運(yùn)輸機(jī)上裝有運(yùn)輸機(jī)控制器；在運(yùn)輸機(jī)控制器連接有無線通信模塊、運(yùn)輸機(jī)速度傳感器、運(yùn)輸機(jī)障礙物測距傳感器、運(yùn)輸機(jī)語音提示模塊、運(yùn)輸機(jī)移動動作控制模塊；運(yùn)輸機(jī)移動動作控制模塊控制運(yùn)輸機(jī)機(jī)械/電氣部分。在子運(yùn)輸機(jī)四面?zhèn)妊b有運(yùn)輸機(jī)障礙物測距傳感器。在中央決策模塊連接有手持終端，手持終端與中央決策模塊通過無線通信聯(lián)系。本發(fā)明具有如下效果通過中央控制器控制遙控運(yùn)輸機(jī)，控制裝置包括人機(jī)界面和手持終端；中央決策模塊用到了車間無人運(yùn)輸機(jī)最短路徑搜索策略；在遙控運(yùn)輸機(jī)中加入運(yùn)輸機(jī)障礙物測距傳感器，實現(xiàn)實時路徑修改和局部應(yīng)急動作控制，以安全躲避車間內(nèi)動態(tài)障礙物或行人；避免暫時路徑修改對持久工作帶來的影響。附加的語音報警系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步確保車間工作的安全。整個系統(tǒng)通過DSP (或單片機(jī))芯片，主機(jī)，具有智能化高、實時性好、制造及維護(hù)成本低廉等優(yōu)點。


·圖I為本發(fā)明框圖。圖2為本發(fā)明網(wǎng)格安全系數(shù)賦值策略示意圖。圖3為本發(fā)明編碼I解碼路徑示意圖。圖4為本發(fā)明實施例煙廠卷煙車間布局抽象及全局路徑搜索效果圖。圖5為本發(fā)明遙控子運(yùn)輸機(jī)及傳感器布局圖。圖6為本發(fā)明局部路徑修改策略流程圖。圖7為本發(fā)明局部路徑修改模型。圖8為本發(fā)明人機(jī)交互界面。圖9為本發(fā)明車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)控制流程。圖10為本發(fā)明各模塊主要功能及職責(zé)。
具體實施實例如圖I所示，一種車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)，該車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)至少包含兩個裝置一個中央控制裝置；一個遙控子運(yùn)輸機(jī)；中央控制裝置與遙控子運(yùn)輸機(jī)之間通過無線通信聯(lián)系；所述的中央控制裝置包括中央決策模塊；在中央決策模塊連接中央無線通信模塊、中央報警系統(tǒng)、人機(jī)界面；所述遙控子運(yùn)輸機(jī)包括包括子運(yùn)輸機(jī)，在子運(yùn)輸機(jī)上裝有運(yùn)輸機(jī)控制器；在運(yùn)輸機(jī)控制器連接有無線通信模塊、運(yùn)輸機(jī)速度傳感器、運(yùn)輸機(jī)障礙物測距傳感器、運(yùn)輸機(jī)語音提示模塊、運(yùn)輸機(jī)移動動作控制模塊；運(yùn)輸機(jī)移動動作控制模塊控制運(yùn)輸機(jī)機(jī)械/電氣部分。在子運(yùn)輸機(jī)四面?zhèn)妊b有運(yùn)輸機(jī)障礙物測距傳感器。在中央決策模塊連接有手持終端，手持終端與中央決策模塊通過無線通信聯(lián)系。各模塊主要功能及職責(zé)如圖10所示。2.運(yùn)輸機(jī)控制器的傳感器及其硬件布局如附圖5所示。3.車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)全局路徑搜索策略和局部路徑修改策略算法的實現(xiàn)。中央決策模塊由手持終端實現(xiàn)，是一個基于多目標(biāo)遺傳算法的全局路徑規(guī)劃系統(tǒng)和一個基于VOTonoi圖的安全避障局部路徑搜索系統(tǒng)。
系統(tǒng)輸入信號主要有以下3個(I)車間全局地圖信息，由人機(jī)界面通過空間拍照，以權(quán)重柵格的形式建立數(shù)據(jù)組輸入手持終端作為環(huán)境模型；(2)運(yùn)輸機(jī)起止位置及最大運(yùn)輸量設(shè)置，通過人機(jī)界面通過以下兩種方式輸入a)輸入起止位置及各路徑運(yùn)輸機(jī)的選擇，b)輸入起止位置和最大運(yùn)輸量由系統(tǒng)自主分配遙控子運(yùn)輸機(jī)；(3)遙控子運(yùn)輸機(jī)求助信號、當(dāng)前各運(yùn)輸機(jī)位置坐標(biāo)及速度。所述環(huán)境建模通過采集地圖信息將平面進(jìn)行網(wǎng)格抽象，并對每個網(wǎng)格按照如下公式設(shè)定危險系數(shù)權(quán)值λ i,j = 1/8X (λi+1,j+X i,j-i+A υ·+ι+λ -ι,』-ι+λ i+i,j-i+X i-i,j.i+X i+i,j+i)+1/16 X ( λ 卜2,」+入 i+2,j+X i,j-2+X i,j.2+A i-2,j-l+A i+2,j-l+X i-2,j+l+A i+2, j+1+ λ 卜2, j_2+ λ i+2, j_2+ λ 卜2, J-+2+ λ i+2, j+2+ 入 i-1, j-2+ 入 i+1, j_2+ 入 i_l, j+2+ 入 i+1, j+2)其中λ M為第i行、第j列網(wǎng)格危險性系數(shù)權(quán)重。該公式的實現(xiàn)過程如附圖2所
/Jn ο中央決策模塊生成路徑?jīng)Q策算法由多目標(biāo)遺傳算法路徑搜索策略實現(xiàn)，基于柵格編碼多目標(biāo)遺傳算法路徑搜索策略主要有以下幾方面問題(I)柵格編碼機(jī)制按照柵格序號所組成的策略生成路徑，其中序列起始坐標(biāo)和終止坐標(biāo)由決策者給出，中間節(jié)點有多目標(biāo)遺傳算法搜索得到。以下為一個完整路徑的機(jī)器編碼(編碼I)〈1，1>-〈1，2>-〈2，3>-〈3，3>-〈4，4>-〈4，5>-〈5，6>-〈6，6>-〈7，7>其相應(yīng)路徑圖示如附圖3所示。(2)路徑搜索機(jī)制運(yùn)用遺傳算法對一下個目標(biāo)進(jìn)行折衷優(yōu)化，分別為
權(quán)利要求
1.一種車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于該車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)至少包含兩個裝置 一個中央控制裝置；一個遙控子運(yùn)輸機(jī)；中央控制裝置與遙控子運(yùn)輸機(jī)之間通過無線通信聯(lián)系；所述的中央控制裝置包括中央決策模塊；在中央決策模塊連接中央無線通信模塊、中央報警系統(tǒng)、人機(jī)界面；所述遙控子運(yùn)輸機(jī)包括包括子運(yùn)輸機(jī)，在子運(yùn)輸機(jī)上裝有運(yùn)輸機(jī)控制器；在運(yùn)輸機(jī)控制器連接有無線通信模塊、運(yùn)輸機(jī)速度傳感器、運(yùn)輸機(jī)障礙物測距傳感器、運(yùn)輸機(jī)語音提示模塊、運(yùn)輸機(jī)移動動作控制模塊；運(yùn)輸機(jī)移動動作控制模塊控制運(yùn)輸機(jī)機(jī)械/電氣部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于在子運(yùn)輸機(jī)四面?zhèn)妊b有運(yùn)輸機(jī)障礙物測距傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于在中央決策模塊連接有手持終端，手持終端與中央決策模塊通過無線通信聯(lián)系。
全文摘要
本發(fā)明提出一種車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)，該車間無人運(yùn)輸機(jī)智能調(diào)度系統(tǒng)至少包含兩個裝置一個中央控制裝置；一個子運(yùn)輸機(jī)自主控制裝置；在中央控制裝置和子運(yùn)輸機(jī)自主控制裝置間有無線通信模塊。其中中央控制器及其自主調(diào)度裝置由手持終端設(shè)備來控制，包括人機(jī)交互界面和中央報警系統(tǒng)；用到了車間無人運(yùn)輸機(jī)最短路徑搜索策略。子運(yùn)輸機(jī)自主控制裝置由相關(guān)傳感器組成，在子運(yùn)輸機(jī)中加入實時障礙檢測模塊和子母控制器通信模塊，實現(xiàn)實時路徑修改和局部應(yīng)急動作控制，以安全躲避車間內(nèi)動態(tài)障礙物或行人；避免暫時路徑修改對持久工作帶來的影響。附加的語音報警系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步確保車間工作的安全，具有智能化高、實時性好、制造及維護(hù)成本低廉等優(yōu)點。
文檔編號G05D1/02GK102915008SQ201210341488
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者鄒娟, 鄭金華, 王康, 蔡霞, 陳良軍, 周維, 匡林愛, 王雷 申請人:湘潭大學(xué)