基于大数据的智能机器人生产线智能调度系统的制作方法

本发明涉及agv小车调度技术领域，具体为基于大数据的智能机器人生产线智能调度系统。

背景技术：

随着社会经济的发展，生产加工的特殊化、专业化、随机化对自动化生产线的生产效率、生产多用性、智能性以及灵活性提出了更高的要求；而生产线在运输过程中，需要将物料运输到指定位置，大多数采用agv小车进行运输；agv小车为自动导航小车，是指装备设有电磁或光学等自动导引装置的运输车，它能够沿规定的导引路径行驶，agv小车的合理调度使用也显得尤为重要；

现有的生产线智能调度系统不能根据agv小车的使用时长、运输总距离、运输总重量和维修次数分析得到调度值，通过调度值和理的选取agv小车进行运输，从而存在分配不合理，导致agv小车出现运行路程较长或者agv小车不能运送至目的地的问题。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决如何根据agv小车的使用时长、运输总距离、运输总重量和维修次数分析得到调度值，通过调度值和理的选取agv小车进行运输，避免存在分配不合理导致agv小车运行路程较长或者agv小车不能运送至目的地的问题，而提出基于大数据的智能机器人生产线智能调度系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于大数据的智能机器人生产线智能调度系统，包括数据采集模块、服务器、智能调度模块、小车采集单元和维护分配模块；

所述数据采集模块用于采集agv小车的小车信息并将小车信息发送至服务器内；

所述智能调度模块用于将生产线上的物料分配至对应的agv小车进行运输，具体步骤为：

步骤一：获取状态为非运输状态的agv小车并将其标记为初选小车，用符号ci表示，i=1,2，……，n；

步骤二：将生产线上待运输的物料的位置与初选小车的实时位置进行距离差计算获取得到间距值并标记为g1ci；将待运输的物料的位置与物料运输存放位置进行距离差计算获取得到运输距离并标记为g2ci；

步骤三：将待运输的物料的重量标记为z1；将初选小车的实时电量标记为dci；

步骤四：将待运输的物料的重量、间距值、运输距离和实时电量进行去量化处理并取其数值；

步骤五：当z1×b1+（g1ci+g2ci）×b2+5<dci×b3时，将该初选小车标记为优选小车，并标记为ck，k∈i；

步骤六：将优选小车的小车使用开始时刻与系统当前时间进行时间差计算获取得到优选小车的使用时长并标记为tck；将优选小车的每次运输的距离进行求和得到运输总距离并标记为g3ck；将优选小车的每次运输的重量进行求和得到运输总重量并标记为g4ck；设定优选小车的的维修次数标记为g5ck；

步骤七：将优选小车的使用时长、运输总距离、运输总重量和维修次数进行去量化处理并取其数值；

利用公式获取得到优选小车的调度值fxck；其中，b4、b5、b6、b7、b8和b9均为预设比例系数；dck为优选小车的实时电量；g1ck为生产线上待运输的物料的位置与优选小车的实时位置之间的间距值；

步骤八：选取调度值最大的优选小车为选中小车；智能调度模块向选中小车发送运输指令以及待运输的物料的位置和物料运输存放位置；选中小车接收到运输指令以及待运输的物料的位置和物料运输存放位置后，选中小车运行至待运输的物料的位置，通过搬运机器人将待运输的物料的位置放置在选中小车上，选中小车运行至物料运输存放位置，并由该物料运输存放位置处对应的搬运机器人将待运输的物料从选中小车搬运至物料运输存放位置；

所述小车采集单元用于采集选中小车接收到运输指令的时刻以及选中小车是否执行运输指令并将其发送至维护分配模块；所述维护分配模块用于分配对应的选中人员对故障小车进行维修。

所述小车信息包括agv小车的编号、小车使用开始时刻、每次运输的距离、运输的重量以及agv小车的实时电量、位置、状态和维修次数；状态包括运输状态和非运输状态。

该系统还包括控制执行模块；所述控制执行模块用于采集选中小车的实时位置和行驶速度并对搬运机器人进行控制，具体步骤为：

s1：获取选中小车的行驶速度并标记为v1，设定搬运机器人将待运输的物料从生产线上搬运至预设位置正上方的时间为yt1；

s2：利用公式zg=v1×yt1获取得到执行距离zg；当实时位置与待运输的物料的位置之间的距离等于执行距离zg时，控制执行模块控制搬运机器人对待运输的物料进行搬运，在yt1时间范围内将待运输的物料搬运至预设位置正上方；同时小车在yt1时间范围内运动到预设位置并静止。

维护分配模块的具体工作步骤为：

ss1：当选中小车在预设时间范围内未执行运输指令时，将该选中小车标记为故障小车，同时生成重选指令并发送至智能调度模块，智能调度模块接收到重选指令后，将调度值次之的优选小车为选中小车，依次类推；

ss2：维护分配模块向维修人员的手机终端发送维修请求指令，同时记录发送时刻；维修人员通过手机终端接收到维修请求指令并发送当前位置和确认指令至维护分配模块；

ss3：维护分配模块接收到当前位置和确认指令后，将该维修人员标记为初选人员，同时将接收到当前位置和确认指令的时刻标记为初选人员的回应时刻；

ss4：将回应时刻与发送时刻进行时间差计算获取得到初选人员的回应时长并标记为ht；

ss5：获取初选人员的对应故障小车的维修信息，其中维修信息包括初选人员对故障小车维修完成时刻和故障小车再次出现故障的时刻；当故障小车在维修完成时刻至系统当前时间为出现故障，则将系统当前时间标记为故障小车再次出现故障的时刻；将故障小车维修完成时刻和故障小车再次出现故障的时刻进行时间差计算获取得到故障小车的维持时长wt；设定维修时长对应一个维持系数fq；q=1，2，……，n；且f1<f2<……<fn；

维持系数对应一个取值范围（fn-1，fn]；其中f0的值为零，f0<……<fn-1<fn；当wt∈（fn-1，fn]时，维持时长wt对应的维持系数为fq；

利用公式wd=wt×fq获取得到初选人员对应故障小车的单次维持值；将初选人员所有维修的故障小车对应的单次维持值进行求和并取均值得到初选人员的维持均值并标记为wj；

ss6：获取初选人员的维修次数并标记为wp；将故障小车的位置与初选人员的当前位置进行距离差计算获取得到维修间距并记为wg；

ss7：将初选人员的回应时长、维持均值、维修次数和维修间距进行去量化处理并取其数值；

ss8：利用公式获取得到初选人员为维分值wa；其中d1、d2、d3和d4均为预设比例系数；λ为修正因子，取值为0.9324；

ss9：选取维分值wa最大的初选人员为选中人员；维护分配模块向选中人员的手机终端发送抵达维修指令和故障小车的位置及编号；选中人员通过手机终端接收到抵达维修指令和故障小车的位置及编号并到达故障小车的位置对故障小车进行维修，维修完成后，选中人员通过手机终端发送维修完成指令至维护分配模块，同时该选中人员的维修次数增加一；维护分配模块将接收到维修完成指令的时刻标记为选中人员对应的故障小车维修完成时刻。

该系统还包括注册登录模块，所述注册登录模块用于工作人员通过手机终端提交注册信息并将注册成功的注册信息发送至服务器内存储，其中注册信息包括姓名、手机号、工号和维修资格认证证书；服务器将注册成功的工作人员标记为维修人员；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）智能调度模块将生产线上的物料分配至对应的agv小车进行运输，将待运输的物料的重量、间距值、运输距离和实时电量进行去量化处理并取其数值；当z1×b1+（g1ci+g2ci）×b2+5<dci×b3时，将该初选小车标记为优选小车，将优选小车的使用时长、运输总距离、运输总重量和维修次数进行去量化处理并取其数值；利用公式获取得到优选小车的调度值；选取调度值最大的优选小车为选中小车；智能调度模块向选中小车发送运输指令以及待运输的物料的位置和物料运输存放位置；选中小车接收到运输指令以及待运输的物料的位置和物料运输存放位置后，选中小车运行至待运输的物料的位置，通过搬运机器人将待运输的物料的位置放置在选中小车上，选中小车运行至物料运输存放位置，并由该物料运输存放位置处对应的搬运机器人将待运输的物料从选中小车搬运至物料运输存放位置；通过对非运输状态的agv小车的实时电量与待运输的物料的重量、间距值、运输距离进行分析，得到优选小车，通过将优选小车的使用时长、运输总距离、运输总重量和维修次数进行去量化处理得到优选小车的调度值，通过调度值合理的选取agv小车进行运输；避免存在分配不合理导致agv小车运行路程较长或者agv小车不能运送至目的地的问题；

（2）维护分配模块用于分配对应的选中人员对故障小车进行维修，维护分配模块向维修人员的手机终端发送维修请求指令，同时记录发送时刻；维修人员通过手机终端接收到维修请求指令并发送当前位置和确认指令至维护分配模块；维护分配模块接收到当前位置和确认指令后，将该维修人员标记为初选人员，同时将接收到当前位置和确认指令的时刻标记为初选人员的回应时刻；获取初选人员的对应故障小车的维修信息，并对其分析，利用公式wd=wt×fq获取得到初选人员对应故障小车的单次维持值；将初选人员所有维修的故障小车对应的单次维持值进行求和并取均值得到初选人员的维持均值，将初选人员的回应时长、维持均值、维修次数和维修间距进行去量化处理并取其数值；利用公式获取得到初选人员为维分值wa；选取维分值wa最大的初选人员为选中人员；维护分配模块向选中人员的手机终端发送抵达维修指令和故障小车的位置及编号；选中人员通过手机终端接收到抵达维修指令和故障小车的位置及编号并到达故障小车的位置对故障小车进行维修；通过对初选人员的回应时长、维持均值、维修次数和维修间距进行去量化处理并利用公式得到初选人员为维分值，通过维分值合理的选取对应的维修人员进行维修。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的路口调节机构结构示意图；

图3为本发明的驱动电机安装示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，基于大数据的智能机器人生产线智能调度系统，包括数据采集模块、服务器、智能调度模块、注册登录模块、控制执行模块、小车采集单元和维护分配模块；

数据采集模块用于采集agv小车的小车信息并将小车信息发送至服务器内；小车信息包括agv小车的编号、小车使用开始时刻、每次运输的距离、运输的重量以及agv小车的实时电量、位置、状态和维修次数；状态包括运输状态和非运输状态；

智能调度模块用于将生产线上的物料分配至对应的agv小车进行运输，具体步骤为：

步骤一：获取状态为非运输状态的agv小车并将其标记为初选小车，用符号ci表示，i=1,2，……，n；

步骤二：将生产线上待运输的物料的位置与初选小车的实时位置进行距离差计算获取得到间距值并标记为g1ci；将待运输的物料的位置与物料运输存放位置进行距离差计算获取得到运输距离并标记为g2ci；

步骤三：将待运输的物料的重量标记为z1；将初选小车的实时电量标记为dci；

步骤四：将待运输的物料的重量、间距值、运输距离和实时电量进行去量化处理并取其数值；

步骤五：当z1×b1+（g1ci+g2ci）×b2+5<dci×b3时，将该初选小车标记为优选小车，并标记为ck，k∈i；

步骤六：将优选小车的小车使用开始时刻与系统当前时间进行时间差计算获取得到优选小车的使用时长并标记为tck；将优选小车的每次运输的距离进行求和得到运输总距离并标记为g3ck；将优选小车的每次运输的重量进行求和得到运输总重量并标记为g4ck；设定优选小车的的维修次数标记为g5ck；

步骤七：将优选小车的使用时长、运输总距离、运输总重量和维修次数进行去量化处理并取其数值；

利用公式获取得到优选小车的调度值fxck；其中，b4、b5、b6、b7、b8和b9均为预设比例系数；dck为优选小车的实时电量；g1ck为生产线上待运输的物料的位置与优选小车的实时位置之间的间距值；

步骤八：选取调度值最大的优选小车为选中小车；智能调度模块向选中小车发送运输指令以及待运输的物料的位置和物料运输存放位置；选中小车接收到运输指令以及待运输的物料的位置和物料运输存放位置后，选中小车运行至待运输的物料的位置，通过搬运机器人将待运输的物料的位置放置在选中小车上，选中小车运行至物料运输存放位置，并由该物料运输存放位置处对应的搬运机器人将待运输的物料从选中小车搬运至物料运输存放位置；

小车采集单元用于采集选中小车接收到运输指令的时刻以及选中小车是否执行运输指令并将其发送至维护分配模块；维护分配模块用于分配对应的选中人员对故障小车进行维修，具体工作步骤为：

ss1：当选中小车在预设时间范围内未执行运输指令时，将该选中小车标记为故障小车，同时生成重选指令并发送至智能调度模块，智能调度模块接收到重选指令后，将调度值次之的优选小车为选中小车，依次类推；

ss2：维护分配模块向维修人员的手机终端发送维修请求指令，同时记录发送时刻；维修人员通过手机终端接收到维修请求指令并发送当前位置和确认指令至维护分配模块；

ss3：维护分配模块接收到当前位置和确认指令后，将该维修人员标记为初选人员，同时将接收到当前位置和确认指令的时刻标记为初选人员的回应时刻；

ss4：将回应时刻与发送时刻进行时间差计算获取得到初选人员的回应时长并标记为ht；

ss5：获取初选人员的对应故障小车的维修信息，其中维修信息包括初选人员对故障小车维修完成时刻和故障小车再次出现故障的时刻；当故障小车在维修完成时刻至系统当前时间为出现故障，则将系统当前时间标记为故障小车再次出现故障的时刻；将故障小车维修完成时刻和故障小车再次出现故障的时刻进行时间差计算获取得到故障小车的维持时长wt；设定维修时长对应一个维持系数fq；q=1，2，……，n；且f1<f2<……<fn；

维持系数对应一个取值范围（fn-1，fn]；其中f0的值为零，f0<……<fn-1<fn；当wt∈（fn-1，fn]时，维持时长wt对应的维持系数为fq；

利用公式wd=wt×fq获取得到初选人员对应故障小车的单次维持值；将初选人员所有维修的故障小车对应的单次维持值进行求和并取均值得到初选人员的维持均值并标记为wj；

ss6：获取初选人员的维修次数并标记为wp；将故障小车的位置与初选人员的当前位置进行距离差计算获取得到维修间距并记为wg；

ss7：将初选人员的回应时长、维持均值、维修次数和维修间距进行去量化处理并取其数值；

ss8：利用公式获取得到初选人员为维分值wa；其中d1、d2、d3和d4均为预设比例系数；λ为修正因子，取值为0.9324；

ss9：选取维分值wa最大的初选人员为选中人员；维护分配模块向选中人员的手机终端发送抵达维修指令和故障小车的位置及编号；选中人员通过手机终端接收到抵达维修指令和故障小车的位置及编号并到达故障小车的位置对故障小车进行维修，维修完成后，选中人员通过手机终端发送维修完成指令至维护分配模块，同时该选中人员的维修次数增加一；维护分配模块将接收到维修完成指令的时刻标记为选中人员对应的故障小车维修完成时刻；

控制执行模块用于采集选中小车的实时位置和行驶速度并对搬运机器人进行控制，具体步骤为：

s1：获取选中小车的行驶速度并标记为v1，设定搬运机器人将待运输的物料从生产线上搬运至预设位置正上方的时间为yt1；

s2：利用公式zg=v1×yt1获取得到执行距离zg；当实时位置与待运输的物料的位置之间的距离等于执行距离zg时，控制执行模块控制搬运机器人对待运输的物料进行搬运，在yt1时间范围内将待运输的物料搬运至预设位置正上方；同时小车在yt1时间范围内运动到预设位置并静止。

注册登录模块用于工作人员通过手机终端提交注册信息并将注册成功的注册信息发送至服务器内存储，其中注册信息包括姓名、手机号、工号和维修资格认证证书；服务器将注册成功的工作人员标记为维修人员；

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置;

该系统还包括路口调节模块；路口调节模块包括若干个安装在agv小车运输路线的十字路口上路口调节机构；

如图2-3所示，路口调节机构包括上支架1和下支架2，上支架1通过支腿安装在下支架2上，上支架1的上端面开始有凹槽11，凹槽11的内部通过转轴12安装有活动板13，活动板13的底端面安装有弧形杆14的一端，弧形杆14的表面均匀开始有若干个齿牙槽15，弧形杆14的下方安装有驱动电机17，驱动电机17的主轴端安装有齿轮16，齿轮16上均匀开始有若干个与齿牙槽15配合使用的齿牙；驱动电机17上还安装有控制盒；上支架1的上表面与agv小车行驶的地面平齐；

控制盒的内部安装有通信单元、分析单元和控制器；分析单元通过通信单元与服务器和agv小车通信连接；分析单元用于获取通过agv小车十字路口的时刻并进行分析，具体分析步骤为：

sss1：将经过该十字路口的agv小车路线进行分析，具体表现为：对a1方向的agv小车与a1方向的agv小车进行分析，将a1方向的agv小车标记为第一小车，将a2方向的agv小车标记为第二小车；

sss2：当第一小车与第二小车在经过该十字路口的时刻之间的时间差小于设定阈值时，获取第一小车和第二小车的调度值，并标记为fx1和fx2；获取第一小车和第二小车的载重重量并标记为zx1、zx2；

sss3：利用公式和获取得到第一小车和第二小车的优通值yx1和yx2；

sss4：当yx1<yx2时，生成调节一指令；当yx1>yx2时，生成调节二指令；

分析单元将调节一指令或调节二指令发送至控制器上；

控制器用于接收调节一指令或调节二指令并控制驱动电机17工作，具体为：当控制器接收到调节一指令时，获取第一小车的实时位置，当第一小车的实时位置与凹槽11的位置之间的距离等于设定阈值，控制器控制a1方向的两个驱动电机17工作，驱动电机17带动齿轮16转动，从而通过齿轮16带动弧形杆14转动，继而带动活动板13转动，使得活动板13的一端与下支架2的一端连接；第一小车通过活动板13、下支架2和a1方向的另一个活动板13经过该十字路口；从而避免agv小车发生碰撞，同时又可避免agv小车减速避让；

当控制器接收到调节二指令时，获取第二小车的实时位置，当第二小车的实时位置与凹槽11的位置之间的距离等于设定阈值，控制器控制a2方向的两个驱动电机17工作，驱动电机17带动齿轮16转动，从而通过齿轮16带动弧形杆14转动，继而带动活动板13转动，使得活动板13的一端与下支架2的一端连接；第二小车通过活动板13、下支架2和a2方向的另一个活动板13经过该十字路口；

本发明在使用时，智能调度模块用于将生产线上的物料分配至对应的agv小车进行运输，获取状态为非运输状态的agv小车并将其标记为初选小车，将生产线上待运输的物料的位置与初选小车的实时位置进行距离差计算获取得到间距值，将待运输的物料的位置与物料运输存放位置进行距离差计算获取得到运输距离，将待运输的物料的重量、间距值、运输距离和实时电量进行去量化处理并取其数值；当z1×b1+（g1ci+g2ci）×b2+5<dci×b3时，将该初选小车标记为优选小车，将优选小车的使用时长、运输总距离、运输总重量和维修次数进行去量化处理并取其数值；利用公式获取得到优选小车的调度值fxck；选取调度值最大的优选小车为选中小车；智能调度模块向选中小车发送运输指令以及待运输的物料的位置和物料运输存放位置；选中小车接收到运输指令以及待运输的物料的位置和物料运输存放位置后，选中小车运行至待运输的物料的位置，通过搬运机器人将待运输的物料的位置放置在选中小车上，选中小车运行至物料运输存放位置，并由该物料运输存放位置处对应的搬运机器人将待运输的物料从选中小车搬运至物料运输存放位置；通过对非运输状态的agv小车的实时电量与待运输的物料的重量、间距值、运输距离进行分析，得到优选小车，通过将优选小车的使用时长、运输总距离、运输总重量和维修次数进行去量化处理得到优选小车的调度值，通过调度值合理的选取agv小车进行运输；避免存在分配不合理导致agv小车运行路程较长或者agv小车不能运送至目的地的问题；

维护分配模块用于分配对应的选中人员对故障小车进行维修，维护分配模块向维修人员的手机终端发送维修请求指令，同时记录发送时刻；维修人员通过手机终端接收到维修请求指令并发送当前位置和确认指令至维护分配模块；维护分配模块接收到当前位置和确认指令后，将该维修人员标记为初选人员，同时将接收到当前位置和确认指令的时刻标记为初选人员的回应时刻；获取初选人员的对应故障小车的维修信息，并对其分析，利用公式wd=wt×fq获取得到初选人员对应故障小车的单次维持值；将初选人员所有维修的故障小车对应的单次维持值进行求和并取均值得到初选人员的维持均值，将初选人员的回应时长、维持均值、维修次数和维修间距进行去量化处理并取其数值；利用公式获取得到初选人员为维分值wa；选取维分值wa最大的初选人员为选中人员；维护分配模块向选中人员的手机终端发送抵达维修指令和故障小车的位置及编号；选中人员通过手机终端接收到抵达维修指令和故障小车的位置及编号并到达故障小车的位置对故障小车进行维修；通过对初选人员的回应时长、维持均值、维修次数和维修间距进行去量化处理并利用公式得到初选人员为维分值，通过维分值合理的选取对应的维修人员进行维修。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。