當(dāng)前,我國經(jīng)濟社會發(fā)展進(jìn)入了新時代,以網(wǎng)上購物為代表的中國“新四大發(fā)明”讓我們的生活變得更加便捷舒適。傳統(tǒng)的倉儲配送中心往往依靠人力進(jìn)行運送和分揀貨物,任務(wù)時間長、工作效率低,不能滿足高吞吐量的倉儲需求。通過建立一種多移動機器人的倉儲系統(tǒng),可以大大提升整個倉儲中心的工作效率,從而更加迅速的將商品送達(dá)到客戶手中。為了讓整個倉儲系統(tǒng)能夠高效安全的運行,移動機器人在行駛期間必須不產(chǎn)生路徑?jīng)_突,因此多移動機器人的協(xié)調(diào)路徑規(guī)劃問題是一個重要的研究方向。本文主要研究移動機器人倉儲系統(tǒng)中多個機器人之間的協(xié)調(diào)路徑規(guī)劃問題。本文先從單機器人路徑規(guī)劃問題著手,找到在單機器人路徑規(guī)劃中比較好的方法,進(jìn)而將其應(yīng)用到多機器人路徑規(guī)劃問題中。針對多個移動機器人路徑之間存在的沖突,本文采用一種雙層路徑規(guī)劃算法,在低層搜索中為每個機器人規(guī)劃出一條最優(yōu)行駛路徑,在高層搜索中解決機器人路徑之間的沖突,最后保證機器人能夠無沖突的到達(dá)目標(biāo)點。根據(jù)具體運動情況的不同,機器人的行駛方式也有所不同,本文將其分類為均勻行駛方式和非均勻行駛方式,其主要差異在于是否將時間劃分為單個時間步長,并且每個動作是否是單步執(zhí)行的。本文分別在兩種機... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

KIVA揀選系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-2-兩到三倍。此外，該系統(tǒng)還消除了揀貨員在倉庫中行走以及搜索物品的任務(wù)，極大地節(jié)省了時間。圖1-1KIVA揀選系統(tǒng)為了能夠讓移動機器人倉儲系統(tǒng)更加高效、準(zhǔn)確、安全的運行，各個移動機器人之間的協(xié)調(diào)配合是一個非常關(guān)鍵的問題。只有讓多個移動機器人在目的上具有一致性，才能保證系統(tǒng)能有序地完成各項任務(wù)，否則會造成系統(tǒng)運行效率的降低甚至癱瘓[4]。其中，多移動機器人的協(xié)調(diào)路徑規(guī)劃問題是一個重要的研究方向，它是移動機器人倉儲系統(tǒng)成功的重要因素之一。多移動機器人路徑規(guī)劃問題是指，在已知環(huán)境中為多個移動機器人找到從起始點到目標(biāo)點的無碰撞的路徑。在完成各自任務(wù)的情況下，我們希望移動機器人到達(dá)目標(biāo)點的時間最短、行駛路徑最優(yōu)。路徑規(guī)劃問題不僅在機器人行業(yè)有深入研究，在計算機游戲[5]、無人機編隊[6]、自動跨運車等領(lǐng)域也有廣泛的探討與應(yīng)用。如圖1-2所示。在本文中，將重點討論移動機器人倉儲系統(tǒng)中的機器人路徑規(guī)劃問題，通過多種路徑規(guī)劃方法的實驗與改進(jìn)，找到適用于移動機器人倉儲系統(tǒng)的多機器人路徑規(guī)劃方法，從而讓系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)健地運行工作。移動機器人倉儲系統(tǒng)不僅在電子商務(wù)領(lǐng)域能發(fā)揮重要作用，在醫(yī)藥、煙草行業(yè)也具有廣泛應(yīng)用。這些行業(yè)的物流體系都具有商品種類多、規(guī)模孝多批次、需要快速處理的特點，因此該系統(tǒng)的功能正好能滿足這些行業(yè)的實際需求。這對于提高國內(nèi)生產(chǎn)總值、加速我國智能制造技術(shù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。a)計算機游戲b)無人機編隊c)自動跨運車圖1-2路徑規(guī)劃問題的應(yīng)用領(lǐng)域

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-7-第2章移動機器人倉儲系統(tǒng)及其路徑規(guī)劃問題2.1移動機器人倉儲系統(tǒng)移動機器人倉儲系統(tǒng)一般由如下幾個元素組成：（1）庫存區(qū)：在該區(qū)域中存放著一定數(shù)量的貨架；（2）取貨區(qū)：工作人員在此處取出貨架中的商品；（3）補貨區(qū)：工作人員在此處補充貨架中的商品；（4）若干貨架：每個貨架有好幾層，用來存放規(guī)定類別的商品；（5）若干移動機器人：移動機器人具有頂升結(jié)構(gòu)，有一定的承載能力，可以移動到貨架下方并搬運裝有商品的貨架到制定的位置。根據(jù)文獻(xiàn)[36]的描述，系統(tǒng)的基本運營要求是：從供應(yīng)商處接收庫存單元（StockKeepingUnits,SKU），存儲SKU；接收客戶的訂單，取出SKU并裝配它們以便裝運；把已完成的訂單運送給客戶。這樣的運營要求讓系統(tǒng)采用的方法是使用Pod（類似貨架的存儲單元）來存儲庫存單元，并通過移動機器人將這些Pod帶到補貨站和揀貨站以完成相應(yīng)的操作，因為它們在商品的存入和提取交易中是必需的。如圖2-1所示，Pod位于庫存中心布局中央的存儲區(qū)域。機器人通過尋跡航點或者二維碼來把Pod運送到左側(cè)的補貨站，在那里新的物品將被存入到Pod中。之后，Pod被運回存儲區(qū)域。在右側(cè)的訂單揀選站會執(zhí)行相似的操作，物品將會被揀選出來從而完成訂單任務(wù)。移動機器人通過航點進(jìn)行引導(dǎo)，航點通常通過類似于網(wǎng)格的圖形連接，但也不限于此。圖2-1移動機器人倉儲系統(tǒng)簡化圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]智能倉庫中的多機器人協(xié)同路徑規(guī)劃方法[J]. 張丹露,孫小勇,傅順,鄭彬.  計算機集成制造系統(tǒng). 2018(02)
[2]基于粒子群優(yōu)化算法的移動機器人全局路徑規(guī)劃[J]. 孫波,陳衛(wèi)東,席裕庚.  控制與決策. 2005(09)
[3]動態(tài)環(huán)境下多移動機器人路徑規(guī)劃的一種新方法[J]. 薄喜柱,洪炳熔.  機器人. 2001(05)

博士論文
[1]多機器人系統(tǒng)任務(wù)分配及編隊控制研究[D]. 柳林.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于強化學(xué)習(xí)的移動機器人路徑規(guī)劃研究[D]. 許亞.山東大學(xué) 2013
[2]多移動機器人路徑規(guī)劃避碰和協(xié)調(diào)研究[D]. 李靜.上海交通大學(xué) 2007



本文編號：3227710