专利名称：车间无人运输机智能调度系统的制作方法
技术领域：
本发明属于人工智能领域和多机器人调度领域，涉及机器人智能导航和机器人传感器布局方法。
背景技术：
随着科技的发展和生产力水平的日益提高，原有的人工生产线开始朝着机器的、全自动的生产方式发展。运用智能机器取代人力劳动已成为当今科技研发的重点方向。无人运输机的使用有效的避免了人力资源的浪费，在准确节能的基础上提闻了生广效率。 无人运输机包括单运输机和多运输机两个方面。单运输机主要完成单一路线往返的运输工作，设备的设计过程向对简单，需要考虑的实际因素较少；而多运输机系统主要完成条路径运输工作，已有的方法是首先对每一个运输机路径进行规划，再将每个运输机的路径整合，设计出无碰撞的安全路径。这类方法设计路线比较单一，不灵活，每台运输机无法根据实际突发情况调节其路径。针对机器间的无线通信，目前已有的研究成果主要分为TCP协议和UDP协议两类，这两种方法各有优缺点，TCP协议可有效保证通信系统的可靠性，但该协议牺牲了系统的实时性，UDP协议具有“快速”、“轻量”的性能，但没有发送前建立连接和发送方等待确认信息的过程，使系统可靠性有所下降。
发明内容
本发明以已有的技术为支撑，设计了一个卷烟车间无人运输机智能调度系统，将全局路径搜索策略与局部搜索策略相融合，针对初始车间障碍信息进行全局路径搜索，并针对于环境发生动态未知变化的情况下做路径的局部修改，提高了无人运输机的快速反应能力，并实现了运输机系统的中央控制。设计一个性能良好的车间无人运输机智能调度系统，需要解决一下几方面的问题(1)整个系统(包括中央控制和子运输机控制)的功能设计和硬件实现；(2)车间无人运输机全局路径搜索策略和局部路径修改策略算法的实现(包括模型建立，优化算法，功能算子的设计)；(3)无线通讯方式的选择和设计。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种车间无人运输机智能调度系统，该车间无人运输机智能调度系统至少包含两个装置一种车间无人运输机智能调度系统，该车间无人运输机智能调度系统至少包含两个装置一个中央控制装置；一个遥控子运输机；中央控制装置与遥控子运输机之间通过无线通信联系；所述的中央控制装置包括中央决策模块；在中央决策模块连接中央无线通信模块、中央报警系统、人机界面；所述遥控子运输机包括包括子运输机，在子运输机上装有运输机控制器；在运输机控制器连接有无线通信模块、运输机速度传感器、运输机障碍物测距传感器、运输机语音提示模块、运输机移动动作控制模块；运输机移动动作控制模块控制运输机机械/电气部分。在子运输机四面侧装有运输机障碍物测距传感器。在中央决策模块连接有手持终端，手持终端与中央决策模块通过无线通信联系。本发明具有如下效果通过中央控制器控制遥控运输机，控制装置包括人机界面和手持终端；中央决策模块用到了车间无人运输机最短路径搜索策略；在遥控运输机中加入运输机障碍物测距传感器，实现实时路径修改和局部应急动作控制，以安全躲避车间内动态障碍物或行人；避免暂时路径修改对持久工作带来的影响。附加的语音报警系统，能够进一步确保车间工作的安全。整个系统通过DSP (或单片机)芯片，主机，具有智能化高、实时性好、制造及维护成本低廉等优点。
·图I为本发明框图。图2为本发明网格安全系数赋值策略示意图。图3为本发明编码I解码路径示意图。图4为本发明实施例烟厂卷烟车间布局抽象及全局路径搜索效果图。图5为本发明遥控子运输机及传感器布局图。图6为本发明局部路径修改策略流程图。图7为本发明局部路径修改模型。图8为本发明人机交互界面。图9为本发明车间无人运输机智能调度系统控制流程。图10为本发明各模块主要功能及职责。
具体实施实例如图I所示，一种车间无人运输机智能调度系统，该车间无人运输机智能调度系统至少包含两个装置一个中央控制装置；一个遥控子运输机；中央控制装置与遥控子运输机之间通过无线通信联系；所述的中央控制装置包括中央决策模块；在中央决策模块连接中央无线通信模块、中央报警系统、人机界面；所述遥控子运输机包括包括子运输机，在子运输机上装有运输机控制器；在运输机控制器连接有无线通信模块、运输机速度传感器、运输机障碍物测距传感器、运输机语音提示模块、运输机移动动作控制模块；运输机移动动作控制模块控制运输机机械/电气部分。在子运输机四面侧装有运输机障碍物测距传感器。在中央决策模块连接有手持终端，手持终端与中央决策模块通过无线通信联系。各模块主要功能及职责如图10所示。2.运输机控制器的传感器及其硬件布局如附图5所示。3.车间无人运输机智能调度系统全局路径搜索策略和局部路径修改策略算法的实现。中央决策模块由手持终端实现，是一个基于多目标遗传算法的全局路径规划系统和一个基于VOTonoi图的安全避障局部路径搜索系统。
系统输入信号主要有以下3个(I)车间全局地图信息，由人机界面通过空间拍照，以权重栅格的形式建立数据组输入手持终端作为环境模型；(2)运输机起止位置及最大运输量设置，通过人机界面通过以下两种方式输入a)输入起止位置及各路径运输机的选择，b)输入起止位置和最大运输量由系统自主分配遥控子运输机；(3)遥控子运输机求助信号、当前各运输机位置坐标及速度。所述环境建模通过采集地图信息将平面进行网格抽象，并对每个网格按照如下公式设定危险系数权值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为第i行、第j列网格危险性系数权重。该公式的实现过程如附图2所
/Jn ο中央决策模块生成路径决策算法由多目标遗传算法路径搜索策略实现，基于栅格编码多目标遗传算法路径搜索策略主要有以下几方面问题(I)栅格编码机制按照栅格序号所组成的策略生成路径，其中序列起始坐标和终止坐标由决策者给出，中间节点有多目标遗传算法搜索得到。以下为一个完整路径的机器编码(编码I)〈1，1>-〈1，2>-〈2，3>-〈3，3>-〈4，4>-〈4，5>-〈5，6>-〈6，6>-〈7，7>其相应路径图示如附图3所示。(2)路径搜索机制运用遗传算法对一下个目标进行折衷优化，分别为
权利要求
1.一种车间无人运输机智能调度系统，其特征在于该车间无人运输机智能调度系统至少包含两个装置 一个中央控制装置；一个遥控子运输机；中央控制装置与遥控子运输机之间通过无线通信联系；所述的中央控制装置包括中央决策模块；在中央决策模块连接中央无线通信模块、中央报警系统、人机界面；所述遥控子运输机包括包括子运输机，在子运输机上装有运输机控制器；在运输机控制器连接有无线通信模块、运输机速度传感器、运输机障碍物测距传感器、运输机语音提示模块、运输机移动动作控制模块；运输机移动动作控制模块控制运输机机械/电气部分。
2.根据权利要求I所述的一种车间无人运输机智能调度系统，其特征在于在子运输机四面侧装有运输机障碍物测距传感器。
3.根据权利要求I所述的一种车间无人运输机智能调度系统，其特征在于在中央决策模块连接有手持终端，手持终端与中央决策模块通过无线通信联系。
全文摘要
本发明提出一种车间无人运输机智能调度系统，该车间无人运输机智能调度系统至少包含两个装置一个中央控制装置；一个子运输机自主控制装置；在中央控制装置和子运输机自主控制装置间有无线通信模块。其中中央控制器及其自主调度装置由手持终端设备来控制，包括人机交互界面和中央报警系统；用到了车间无人运输机最短路径搜索策略。子运输机自主控制装置由相关传感器组成，在子运输机中加入实时障碍检测模块和子母控制器通信模块，实现实时路径修改和局部应急动作控制，以安全躲避车间内动态障碍物或行人；避免暂时路径修改对持久工作带来的影响。附加的语音报警系统，能够进一步确保车间工作的安全，具有智能化高、实时性好、制造及维护成本低廉等优点。
文档编号G05D1/02GK102915008SQ201210341488
公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者邹娟, 郑金华, 王康, 蔡霞, 陈良军, 周维, 匡林爱, 王雷 申请人:湘潭大学