一种移动搬运机器人调度系统及调度方法与流程

1.本发明涉及智能装备领域，具体而言，涉及了一种移动搬运机器人调度系统及调度方法。


背景技术：

2.移动搬运机器人（agv）是国内外数字化车间/智能工厂建设必不可少的车间成套核心物流技术装备，近年来在烟草、工程机械、汽车及汽车零部件、轨道交通、医药、新材料、食品等国民经济重要行业领域，对于提升车间物料配送信息化、智能化、无人化，其重要性不言而喻。移动搬运机器人（agv）一般由独立的若干数量agv小车本体、自动充电机、网络通信系统、计算机调度系统以及与企业信息化系统mes/wms、机电设备接口等组成，其调度作业的流畅性、执行效率、信息可追溯性均取决于agv计算机调度系统及其调度方法的优劣性。
3.目前不同agv厂家调度系统及调度方法水平参差不齐，调度系统作为agv系统的中枢神经系统，调度系统及调度方法的性能直接关系到整个系统的调度效率和稳定性。因此，本发明提出一种移动搬运机器人（agv）调度系统及调度方法对于移动搬运机器人agv系统显得尤为重要。
4.中国专利申请cn107092258 a 一种agv小车调度系统，包括若干agv小车和可与agv小车相互通信的调度中心。各agv小车均包括车载信号发送模块、车载信号接收模块、车载控制器；调度中心包括信号接收模块、存储模块、计算模块、信号发送模块。通过上位模块对agv小车进行调度，可以灵活调度现场所有agv小车，避免agv小车相互碰撞，可根据站点就近选择agv小车去往站点，提高了生产效率，节约了成本。
5.上述对比文件公开的调度系统由调度中心和若干agv小车构成的agv小车调度系统，通过各自信号接收/发送模块实现根据agv小车当前状态和位置信息以及呼叫工位的呼叫信号，计算处于空闲状态的agv小车且距离呼叫工位最近并按照预先制定的路径去进行作业；同时公布了当小车电池电量不足会自动请求调度中心进行充电；车载控制器所包括信号模块处理当同时存在多个呼叫信号进行排序，根据最先收到信号顺序处理。调度中心所述的车辆管理模块描述了通过显示屏及与其连接的存储模块显示现场所有agv小车的动态信息；所述的交通管理模块根据agv小车物理尺寸大小、运行状态和路径状况，为现场agv小车提供合理的行走路径；所述的输入模块用于输入/删除工作站点，并根据现场需要修改运行速度、转弯速度、转弯维持时间等运行参数；所述的时钟模块用于显示当前具体时间，用于系统自动记录各agv小车运行时间信息、保存运行日志。
6.显然，现有技术所述的调度系统是agv系统最基本、底层调度的功能实现，调度作业的产生仅是根据呼叫工位请求信号，按最先呼叫顺序进行顺序调度，并未解决根据数字化车间/智能工厂生产执行系统（mes/wms等）的在线接口需求、实时并发调度现场agv小车；并未解决与现场设备互联互通与互集成问题；并未提出基于数据报文的接口方式以及详尽的通讯管理、作业管理、库存管理等功能。因此无法满足精益化生产调度应用的需求。


技术实现要素：

7.为了解决背景技术中所存在的问题，本发明提出了一种移动搬运机器人调度系统。
8.一种移动搬运机器人调度系统，包括mes/wms系统接口，配置为连接mes/wms系统和agv小车调度系统，用于mes/wms系统和agv小车调度系统的通信连接；agv小车接口，配置为连接agv小车和agv小车调度系统，用于agv小车和agv小车调度系统的通信连接；agv小车调度系统，配置为连接mes/wms系统接口和agv小车接口，用于接收mes/wms系统下达的物料需求信息，根据特定条件产生调度作业指令，并根据特定规则将调度作业指令下发给agv小车；所述agv小车调度系统包括作业管理单元，所述作业管理单元用于对在执行作业和已完成作业的agv小车进行管理。
9.基于上述，所述作业管理单元包括实时作业管理单元，所述实时作业管理单元用于对在排队未执行作业和在执行作业的agv小车进行管理和调度。
10.基于上述，所述作业管理单元包括作业流水管理单元，所述作业流水管理单元用于对执行作业状态的关键节点进行记录，并形成一系列可追踪记录的流水账。
11.基于上述，所述作业管理单元包括历史作业管理单元，所述历史作业管理单元用于对正常完成或异常完成的作业进行归档记录。
12.基于上述，所述agv小车调度系统包括用户管理单元，所述用户管理单元用于对用户信息、部门、权限、角色信息的定义、管理与维护。
13.基于上述，所述agv小车调度系统包括库存管理单元，库存管理单元用于对agv小车调度系统管理的平面仓库及立体仓库的库存和货位进行管理和维护。
14.基于上述，所述agv小车调度系统包括日志管理单元，所述日志管理单元用于对调度系统在处理接口、运行过程、操作过程中产生的日志进行管理。
15.基于上述，所述agv小车调度系统包括通讯管理单元和接口管理单元，通讯管理单元用于实现agv小车调度系统与mes/wms系统和agv小车的通讯；所述接口管理单元包括信息系统接口和设备接口，信息系统接口采用数据库中间表、通讯报文、webservice方式与外部信息系统进行通讯连接，设备接口通过opc da、opc ua、modbus方式与机电设备进行通讯连接。
16.一种使用所述的移动搬运机器人调度系统的调度方法，包括步骤s1、mes/wms系统通过接口向agv小车调度系统下达物料需求信息，调度系统根据特定工艺条件产生新的调度作业指令，并根据作业产生时间、优先级、作业类型下发给agv小车；s2、agv小车验证指令的正确性，正确则向agv小车调度系统发送指令正确报文，agv小车调度系统回应确认报文，并调度agv小车向取货点运行的同时向mes/wms系统反馈执行正确；s3、agv小车到达取货点时向agv小车调度系统发送取货是否允许指令，agv小车调度系统根据机电设备或信息系统的接口信息来判断是否可以取货，可以取货则向agv小车
下达取货允许指令，不允许则循环等待判断；s4、agv小车取货完成后向agv小车调度系统发送取货完成作业指令，agv小车调度系统进行取货完成确认，并根据当前搬运作业的作业类型进行库存记账或销账业务逻辑处理，同时向mes/wms反馈取货完成作业指令，同时agv小车调度系统还向agv小车发送向卸货点运行作业指令；s5、agv小车到达卸货点时向agv小车调度系统发送卸货是否允许指令，agv小车调度系统根据机电设备或信息系统的接口信息来获取是否可以卸货，允许卸货则向agv小车下达卸货允许指令，不允许则循环等待判断；s6、agv小车卸货完成后向agv小车调度系统发送卸货完成作业指令，agv小车调度系统进行卸货完成确认，并根据当前搬运作业的作业类型进行库存记账或销账业务逻辑处理，同时向mes/wms反馈卸货完成作业指令；s7、agv小车向agv小车调度系统发送作业完成指令，agv小车本次调度结束，之后继续接收和执行新的作业指令；s8、agv小车调度系统完成作业完成业务逻辑处理，进行作业归档，当前作业调度结束；向mes/wms系统反馈作业完成指令。
17.本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说：（1）本发明提出的agv小车调度系统，对于提升agv系统整体作业效率具有良好的助推作用，可广泛应用于不同行业领域的数字化车间/智能工厂车间成套物流装备中，从而提升整个工厂的生产效率，具有显著的经济和社会效益。
18.（2）通讯管理与在线日志记录有机协同，可有效记录调度系统与agv小车和信息化系统在通讯接口过程数据报文在线显示、后台归档记录，可有效记录调度过程产生的大量通讯报文，同时防止调度系统在调度过程中因报文条数太多造成系统性能下降。
19.（3）通过作业在线排队、在执行、关键节点进行流水式记录、动态优化调度（根据作业产生时间优化优先级、复合调度等）以及辅助以取消、删除、改变优先级、暂停/继续调度等多种技术手段实现作业的精细化管理与调度。
20.（4）调度系统集成库存管理功能，实现以agv小车为出入库设备的平面仓库、立体仓库可视化、数字化管理。
21.（5）本发明的调度方法采用在同一调度作业中互发确认指令方式进行流程式信息交互，实现互联互通及互集成，使得调度系统具有精细化管理控制功能，改善了现有技术调度系统简单、粗犷式调度性能差的缺陷。
附图说明
22.图1是本发明的结构示意框图。
23.图2是本发明agv小车调度系统的结构示意框图。
24.图3是本发明的调度方法流程示意图。
具体实施方式
25.下面将结合具体实施方案对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的
范围。基于本发明中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本发明保护的范围。
26.需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用来限制本发明的保护范围。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换，所有这些修改和替换都落入了本发明权利要求书请求保护的范围内。
27.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。
28.如图1-图2所示，一种移动搬运机器人（agv）调度系统，包括mes/wms系统接口、agv小车调度系统、agv小车接口。agv小车调度系统包括用户管理单元、通讯管理单元、作业管理单元、库存管理单元、接口管理单元和日志管理单元。
29.用户管理单元包括用户信息、部门、权限、角色信息的定义与维护。用户信息至少包括用户编号、用户姓名、所在部门、当前角色、创建人、创建时间、修改人、修改时间等信息。agv小车调度系统根据当前登录的用户进行相应功能的限定操作，如在agv小车调度系统中根据当前登录用户的权限，进行对选定作业进行取消、删除、改变优先级、暂停调度、继续调度等干预操作控制。
30.通讯管理单元用于实现agv小车调度系统与mes/wms系统和agv小车的通讯，如agv小车调度系统与agv小车管理监控平台通讯时采用基于以太网tcp/ip socket通讯方式，agv小车调度系统为通讯客户端，agv小车管理监控系统平台为通讯服务端。以agv小车调度系统为通讯客户端为例，通讯管理功能内置要连接服务端计算机的ip地址、端口号、断线重连时间、作大作业数等必要的在线通讯参数配置。同时双方通讯的实时数据报文在通讯管理中以倒序方式进行排列显示，内容至少包括通讯双方名称、报文收发时间、报文内容等信息；通讯报文日志可通过参数化进行配置自定义日志路径、日志文件前缀（如msglogxxxx年xx月xx日）、日志文件后缀(如.msglog)、最大显示行数(如500行，超出设定显示数则自动重新显示)、是否在线显示、是否在线记录等。
31.作业管理单元对agv小车调度系统处理的在执行作业和已完成作业的管理，包括实时作业管理单元、作业流水管理单元和历史作业管理单元。
32.实时作业管理单元对在排队未执行作业和在执行作业的agv小车进行管理和调度, 可动态根据当前作业产生时间和优先级自动优化作业优先级；可根据调度起始位置、目的位置进行复合作业调度。实时作业管理信息至少包括以下信息：作业代号、索引号、产生时间、分配时间、取货时间、作业类型、作业状态、车号、起始位置、目的位置、优先级、用户编号、取消标识、产生源等。
33.作业状态示例如表1：作业状态编码作业状态0新作业1已发送2已启动3配送关系正确4正在向取货点运行
5到达取货点6允许取货7正在取货8取货完成9取货完成确认10正在向卸货点运行11到达卸货点12允许卸货13正在卸货14卸货完成15卸货完成确认16作业完成17异常结束30取货无货40卸货有货48作业取消100手动删除254重新分配成功255作业取消成功表1作业流水管理单元对执行作业状态的关键节点进行记录，形成一系列可追踪记录的流水账，作业流水记录信息至少包括以下信息：作业代号、索引号、产生时间、处理时间、分配时间、取货时间、作业类型、作业状态、车号、起始位置、目的位置、优先级、用户编号、取消标识、产生源等。
34.表2示例给出了一条作业代号为35的流水记录：
作业代号索引号产生时间处理时间分配时间取货时间作业类型作业状态车号起始位置目的位置优先级取消标识用户编号产生源35ꢀ1532020-11-0619:49:0919:49:09ꢀꢀ入库新作业ꢀ280264普通nxxxams351532020-11-0619:49:0819:49:1019:49:09ꢀ入库已启动 280264普通nxxxams351532020-11-0619:49:0819:51:4419:49:0919:51:44入库取货完成5280264普通nxxxams351532020-11-0619:49:0819:51:4519:49:0919:51:44入库取货完成确认5280264普通nxxxams351532020-11-0619:49:0819:56:2419:49:0919:51:44入库卸货完成5280264普通nxxxams351532020-11-0619:49:0819:56:2519:49:0919:51:44入库卸货完成确认5280264普通nxxxams351532020-11-0619:49:0819:56:2619:49:0919:51:44入库作业完成5280264普通nxxxams
表2历史作业管理单元对已完成或异常完成作业的归档记录，历史作业管理信息至少包括以下信息：作业代号、索引号、产生时间、分配时间、取货时间、作业类型、作业状态、车号、起始位置、目的位置、优先级、用户编号、取消标识、产生源、完成时间。
35.库存管理单元对agv小车调度系统管理的平面仓库及立体仓库的库存和货位进行管理和维护。包括库存查询展示，对空货位、工作货位、有货货位、问题货位、空托盘等状态进行图形化、列表化的操作与显示。库存数据至少包括以下信息：货位号、物料编码、物料名称、物料数量、物料类型、入库类型、入库时间、用户编号等；库存查询不局限于以下查询功能：按货位地址查询库存、按物料属性查询库存、按入库时间查询库存、有货货位库存查询、
问题货位库存查询等。
36.接口管理单元包括信息系统接口（如mes、wms等）和设备接口（如输送机、自动升降门、自动充电机、生产设备等）。信息系统接口可以采用数据库中间表、通讯报文、webservice方式与外部信息系统进行接口。设备接口可通过opc da、opc ua、modbus方式与机电设备进行通讯，设备接口数据例如可以采用独立文件配置方式，例如记事本方式，agv小车调度系统在启动时自动加载配置文件中的接口变量，交互时直接读取或写入对应的接口变量。
37.日志管理单元对agv小车调度系统在处理接口、运行过程、操作过程产生的日志进行管理，包括接口日志、运行日志、操作日志。接口日志是与信息系统、机电设备通讯所产生的日志在线显示与记录；运行日志是agv小车调度系统在调度作业过程所产生的日志在线显示与记录；操作日志为对登录agv小车调度系统的用户以数据库表方式记录在agv小车调度系统中所进行的所有操作。其中日志在线显示与记录，可自定义日志路径、日志文件前缀（如接口日志前缀msglogxxxx年xx月xx日、运行日志runlogxxxx年xx月xx日）、日志文件后缀（如接口日志后缀为.msglog、运行日志后缀为.runlog）、最大显示行数、是否在线显示、是否在线记录等。
38.基于以上实施例所详述的功能参阅图3所示的调度流程示意图，实现agv小车调度系统与mes/wms等信息化系统、现场agv小车的协同调度。包括以下步骤：s1：mes/wms系统通过接口向agv小车调度系统下达物料需求信息（如设备号、工位号、物料编码、需求标识、执行结果等），agv小车调度系统根据特定工艺条件（如先入先出、余料优先等工艺条件）产生新的调度作业指令，并根据作业产生时间、优先级、作业类型下发给agv小车。
39.s2：agv小车验证指令的正确性（如指令是否合法，配送起始位置、目的位置是否正确等），正确合法则向agv小车调度系统发送指令正确报文，agv小车调度系统回应确认报文，并调度agv小车向取货点运行的同时向mes/wms系统反馈执行正确。
40.s3：agv小车到达取货点时向agv小车调度系统发送取货是否允许指令，agv小车调度系统根据机电设备或信息系统的接口信息来判断是否可以取货，可以取货则向agv小车下达取货允许指令，不允许则循环等待判断。
41.s4：agv小车取货完成后向agv小车调度系统发送取货完成作业指令，agv小车调度系统进行取货完成确认，并根据是当前搬运作业的作业类型进行库存记账或销账业务逻辑处理，同时向mes/wms反馈取货完成作业指令。同时agv小车调度系统向agv小车发送向卸货点运行作业指令。
42.s5：agv小车到达卸货点时向agv小车调度系统发送卸货是否允许指令，agv小车调度系统根据机电设备或信息系统的接口信息来获取是否可以卸货，允许卸货则向agv小车下达卸货允许指令，不允许则循环等待判断。
43.s6：agv小车卸货完成后向agv小车调度系统发送卸货完成作业指令，agv小车调度系统进行卸货完成确认，并根据当前搬运作业的作业类型进行库存记账或销账业务逻辑处理，同时向mes/wms反馈卸货完成作业指令。
44.s7：agv小车向agv小车调度系统发送作业完成指令，agv小车本次调度结束，之后继续接收和执行新的作业指令。
45.s8：agv小车调度系统完成作业完成业务逻辑处理，进行作业归档，当前作业调度结束；向mes/wms系统反馈作业完成指令。
46.同时当agv小车调度系统下达给agv小车进行指令正确性验证判断为错误指令后，由agv小车调度系统下发取消当前搬运作业指令，取消作业指令反馈给agv小车，取消成功后agv小车可动态分配执行其他作业，并通过接口向mes/wms系统反馈指令执行错误结果。
47.当agv小车取货无货（如取货点没有要取的容器）时由agv小车通过通讯接口指令反馈取货无货指令，agv小车调度系统根据实际工艺要求来决策判断重新取货或者取消当前搬运作业。现实中收到取货无货指令时可能是货物检测传感器有误差，因此可指定重新取货，如可以进行三次尝试取货，若都是取货无货则调度系统取消当前作业；或发现取货无货时直接取消当前作业。
48.当agv小车卸货有货（如卸货点有货，占取了卸货位置）时由agv小车通过通讯接口指令反馈卸货有货指令，agv小车调度系统根据实际工艺要求来决策调度agv小车去临时卸货点卸货或者在当前位置停止并报警，等待人工决策处理。
49.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。