AGV小车自协作方法及系统与流程

本发明涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种agv小车自协作方法及系统。

背景技术：

agv小车(自动导引小车)是可以感测其环境并且以很少或不需要用户输入进行导航的agv小车。它通过使用诸如雷达、激光雷达、图像传感器等感测装置来这样做。agv小车进一步使用来自全球定位系统(gps)技术、导航系统、车对车通信、车对基础设施技术和/或线控驱动系统的信息来对agv小车进行导航。

虽然近年来agv小车取得了显著进步，但是这样的agv小车在许多方面仍然存在一些不足。例如，目前agv小车均是通过一个控制中心控制来单独执行命令(任务)，这种中心化的控制方法存在一些问题：其一，中心化的调度所有设备(agv)的指令及交互都需要发给中心调度服务器，再经由中心调度服务器下发相应的处理指令给各个设备(agv)，对服务器的要求高(性能要求、响应要求)，对传输可靠性要求更高；其二，当设备(agv)的数量很多的时候，成百上千台agv小车的时候，中心化的压力还会剧增，对信息处理响应及时性及服务器的吞吐量挑战更高，一旦崩溃，所有设备都不能运行；再者，中心化的调度一旦中心调度服务器或者某个设备故障(agv)，因为强耦合性会导致所有流程都会停止。此外，中心化的控制方式，如果一个任务的工作量很大，有的agv小车需要单独处理很大工作量的任务，有的agv小车可能处于闲置状态，时间成本会增加，因此这种中心化单独控制的方式还会导致整个agv小车系统的工作效率降低。目前市面上还未出现agv小车之间自主协作来合作执行命令(任务)的方式，如果agv小车之间能够通过自主协作来完成指定工作任务，将成为通过agv小车实现无人仓的一步巨大的跨越。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题，提供一种agv小车自协作方法及其系统，采用去中心化控制的方式，所有的交互和指令都是各个agv小车之间直接确认的，不需要实时连接信息系统，更不需要等待信息系统响应指令，交互及指令响应更及时，即使是在agv小车数量很多的情况下就算信息系统暂时故障也不影响流程的运行，避免了整个系统瘫痪和崩溃的情况发生(信息系统只是作为协调各个agv小车认领任务的资源池而已，一旦第一个子任务被认领，即使信息系统故障也不影响后续工作任务流程的执行)；进一步的，即使区域内的agv小车故障，也不影响其他agv小车构建群组以执行任务。综前所述，可根据任务命令、动态且柔性化的构建agv小车工作组，提高agv小车之间的协作能力，从而提高整个agv小车系统的工作效率和吞吐量。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种agv小车自协作方法，其基于agv小车自协作系统，该系统包括至少两台agv小车以及信息系统；该方法包括步骤：

s100信息系统，根据待执行任务、生成一个或多个子任务，并确定子任务之间的执行顺序；

当子任务为多个时，子任务包括第一个子任务和其它子任务；

s200构建agv小车群组，具体为：

按照子任务之间的执行顺序逐一为每个子任务选取对应的一组小车成员；

s210当子任务为第一个子任务时，信息系统向区域中的agv小车发送第一个子任务的协作请求、以选取第一组小车成员；并将控制权从信息系统转移到所述第一组小车成员；

s220当子任务为其它子任务时；上一组小车成员向区域中的agv小车发送其它子任务的协作请求、以选取下一组小车成员；并将控制权从上一组小车成员转移至下一组小车成员；

直到选取完所有子任务对应的小车成员；

s300按照子任务的执行顺序，agv小车群组的各组小车成员执行各自对应的子任务；直到最后一组小车成员完成最后一个子任务。

进一步的实施例中，每个子任务对应的一组小车成员为一台或者多台。

进一步的实施例中，s200所述的为每个子任务选取对应的一组小车成员，其具体为：

接收到一台或多台agv小车反馈的某个子任务对应的接受信息，按照各台agv小车反馈接受信息的先后顺序，选取最先反馈接受信息的一台或者多台agv小车为该子任务对应的一组小车成员。

进一步的实施例中，步骤s210还包括：信息系统将所有子任务以及子任务之间的执行顺序发送至第一组小车成员。

进一步的实施例中，步骤s220还包括：上一组小车成员将其它子任务、其它子任务之后的所有子任务、以及子任务之间的执行顺序发送至下一组小车成员。

进一步的实施例中，步骤s300还包括：在上一组小车成员完成自己对应的子任务之后，将其完成的产品对接至下一组小车成员；完成对接后，上一组小车成员退出该agv小车群组。

进一步的实施例中，步骤s300还包括：当最后一组小车成员完成最后一个子任务后，最后一组小车成员发送任务完成成功信息至信息系统；解散该agv小车群组。

根据本发明的改进，还提出一种agv小车自协作系统，所述系统包括：至少两台相互之间能够进行信息交互的agv小车以及信息系统，其中：

信息系统，用于根据待执行任务、生成一个或多个子任务，并确定子任务之间的执行顺序；并且能够与每个agv小车之间实现信息交互；

每台agv小车，均能够执行一种子任务，其包括：

任务接受模块，用于接受所述信息系统或者其它agv小车发送的子任务的协作请求，并反馈接受信息至信息系统或者其它agv小车；

控制权切换模块，用于接收所述信息系统或者其它agv小车转移的控制权、和/或将自身控制权转移至信息系统或者其它agv小车；

执行模块，用于执行子任务；

任务发送模块，用于发送子任务的协作请求至其它agv小车。

进一步的实施例中，自协作系统中的部分agv小车执行的子任务相同。

进一步的实施例中，每台agv小车还具有相同的对接模块，对接模块用于将agv小车自身完成的产品对接至其它agv小车。

本发明提出的agv小车自协作方法及系统，与现有技术相比，其显著的有益效果在于，采用去中心化控制的方式，所有的交互和指令都是各个agv小车之间直接确认的，不需要实时连接信息系统，更不需要等待信息系统响应指令，所以交互及指令响应更及时，即使是在agv小车数量很多的情况下就算信息系统暂时故障也不影响流程的运行，避免了整个系统瘫痪和崩溃的情况发生(信息系统只是作为协调各个agv小车认领任务的资源池而已，一旦第一个子任务被认领，即使信息系统故障也不影响后续工作任务流程的执行)；进一步的，即使区域内的agv小车故障，也不影响其他agv小车构建群组以执行任务。综前所述，可根据任务命令、动态且柔性化的构建agv小车工作组，并且可根据任务量的大小，选取一台或者多台agv小车共同完成同一子任务，提高了agv小车之间的协作能力，从而提高整个agv小车系统的工作效率和吞吐量。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，在附图中：

图1为本发明较优实施例的agv小车自协作方法的流程示意图。

图2为本发明较优实施例的agv小车自协作系统的工作原理示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合上述所附图式说明如下。

根据本发明的较优实施例，提出的一种agv小车自协作方法，其基于agv小车自协作系统。下面先简单阐述下agv小车自协作系统,如图1结合图2所示，所述系统包括：至少两台相互之间能够进行信息交互的agv小车2以及信息系统1。agv小车2为装备有电磁或光学等的自动导引装置，能够沿规定的导引路径自动行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。每台agv小车2，均能够执行一种子任务(比如拣选、测绘、质检、单据扫描、存储、搬运等)。在某些实施例中，自协作系统中的一部分agv小车2执行的子任务相同，比如有5台agv小车均是执行拣选任务的，4台agv小车均是执行存储任务的。信息系统1(如服务器)，用于根据待执行任务(如接收到外界3发送来的订单任务)、生成一个或多个子任务(比如拣选、测绘、质检、单据扫描、存储agv等)，并确定子任务之间的执行顺序(如确定拣选、测绘、质检、单据扫描、存储等多个子任务的执行顺序)。信息系统1(如服务器)还能够通过网络与每个agv小车2之间实现信息交互。

每台agv小车2，均包括任务发送模块、任务接受模块、控制权切换模块、执行模块以及对接模块。

任务发送模块，用于发送子任务的协作请求至其它agv小车。

任务接受模块，用于接受所述信息系统1(服务器)或者其它agv小车2发送的子任务的协作请求，并反馈接受信息至信息系统1或者其它agv小车2。

控制权切换模块，用于接收所述信息系统1或者其它agv小车2转移的控制权、和/或将自身控制权转移至信息系统1或者其它agv小车2。

执行模块，用于执行子任务。因此完成不同子任务的agv小车2的执行模块不同。

对接模块，用于将agv小车完成的产品(如成品、包裹、周转箱、纸箱等)对接至其它agv小车2。每台agv小车2的对接模块相同，对接方式一致。对接模块可以采用滚筒、平皮带、同步带等任何一种传送方式实现对接功能。比如agv小车2之间传递包裹时，两个agv的对接模块(如平皮带)保持正对，然后其中一个agv小车驱动其自身的平皮带将包裹传送至另一个agv小车2的对接模块(如平皮带)上。一致的对接模块和方式，可以让agv小车2之间任意组合成群组以完成任意不同的子任务组成的任务。

基于前述agv小车自协作系统，下面来详细阐述agv小车自协作方法，如图1结合图2所示，该方法包括步骤：

s100信息系统1(如服务器)，根据待执行任务(如订单需求)、生成一个或多个子任务(比如拣选、测绘、质检、单据扫描、存储agv等)，并确定子任务之间的执行顺序(如确定拣选、测绘、质检、单据扫描、存储等多个子任务之间的执行先后顺序)。当子任务为多个时，子任务包括第一个子任务和其它子任务。

s200构建agv小车群组。具体为：按照子任务之间的执行先后顺序逐一为每个子任务选取对应的一组小车成员，即先为第一个子任务选取对应的第一组小车成员，然后为第二个子任务选取对应的第二组小车成员，依次类推，直到为最后一个子任务选取对应的最后一组小车成员，至此完成agv小车群组构建。在本实施例中，自协作系统根据每个子任务的工作量来选取对应的一组小车成员，每组小车成员的数量可以为1台或多台。

选取每组小车成员，具体为：

s210当子任务为第一个子任务时，信息系统1向区域中的agv小车2发送第一个子任务的协作请求、以选取第一组小车成员；并将控制权从信息系统1转移到所述第一组小车成员，同时信息系统1将所有子任务以及子任务之间的执行先后顺序发送至第一组小车成员。如此，信息系统1只是作为协调各个agv小车2之间认领任务的资源池而已，一旦第一个子任务被认领，就将控制权转移至第一组小车成员，这样，即使信息系统1故障也不影响后续工作任务流程的执行。

s220当子任务为其它子任务(如第二个子任务、第三个子任务、最后一个子任务等)时；上一组小车成员(1台或者多台agv小车)向区域中的其它agv小车发送其它子任务的协作请求、以选取下一组小车成员；并将控制权从上一组小车成员转移至下一组小车成员，同时上一组小车成员将其它子任务、其它子任务之后的所有子任务、以及子任务之间的执行先后顺序发送至下一组小车成员；直到选取完所有子任务对应的小车成员。如此，一组小车成员与另一组小车成员之间是接力(串联)关系，比如其它子任务是搬运，即使区域内的执行搬运任务的某一台agv小车2故障，也不影响选取区域内其他执行搬运任务的agv小车2来构建群组以执行搬运任务。

s300按照子任务的执行先后顺序，agv小车群组的各组小车成员执行各自对应的子任务。在上一组小车成员完成自己对应的子任务之后，将其完成的产品对接至下一组小车成员；完成对接后，上一组小车成员退出该agv小车群组。即第一组小车成员先执行第一个子任务，然后第一组小车成员将产品(成品、容器等)对接至第二组小车成员；第一组小车成员退出该agv小车群组并且可以去参与构建其它群组；第二组小车成员执行第二个子任务，然后第二组小车成员将产品(成品、容器等)对接至第三组小车成员，第二组小车成员退出该agv小车群组并且可以去参与构建其它群组；依次类推，直到最后一组小车成员完成最后一个子任务。当最后一组小车成员完成最后一个子任务后，最后一组小车成员发送任务完成成功信息至信息系统1；解散该agv小车群组。至此，自协调系统中的agv小车2之间通过前述自协调方法完成执行任务(订单任务)。

优选地，s200所述的为每个子任务选取对应的一组小车成员，其具体为：

接收到一台或多台agv小车2反馈的某个子任务对应的接受信息，按照各台agv小车2反馈接受信息的先后顺序，选取先反馈接受信息的一台或者多台agv小车2为该子任务对应的一组小车成员。比如，为第一个子任务(搬运)选取第一组小车成员，当第一组小车成员只需要一台时，则选取最先反馈接受信息的执行搬运任务的第一台agv小车2为第一组小车成员；当第一组小车成员需要3台时，则选取先反馈接受信息的执行搬运任务的前3台agv小车2为第一组小车成员。需要说明的是，当信息系统1或者某一组agv小车2向区域内其它agv小车2发送某个子任务(如搬运)的协作请求时，只有执行某个子任务(搬运)的agv小车2会反馈接受请求。

现举例进一步详细阐述该agv小车自协作方法：

信息系统1根据待执行任务(订单任务)生成多个子任务(拣选、单据扫描、质检、测绘、运送、存储)，并确定子任务之间的执行先后顺序(执行先后顺序依次为：拣选、单据扫描、质检、测绘、运送、存储)。设定子任务的总数量为n，n为正整数，此时n为6。按照执行先后顺序设定第一个子任务(拣选)为case1，第2个子任务(单据扫描)为case2，依次类推，第6个子任务(存储)为case6。

构建agv小车群组：设定群组的小车成员数量为m,m为正整数，m大于或者等于n(当每组小车成员为1台时，m等于n；当每组小车成员为多台时，m大于n)。按照每组小车成员执行子任务的顺序设定第m组小车成员为agvm；在此，按每组小车成员为1台举例说明，具体为：

信息系统1向区域中的agv小车2发送第一个子任务case1(拣选)的协作请求、以选取第一台小车成员agv1，并将控制权转移至agv1，同时将所有子任务(拣选、单据扫描、质检、测绘、运送、存储)以及子任务之间的执行先后顺序(执行先后顺序依次为：拣选、单据扫描、质检、测绘、运送、存储)发送至第一台小车成员agv1。

第一台小车成员agv1向区域中的其它agv小车2发送第二子任务case2(单据扫描)的协作请求、以选取群组第二台小车成员agv2，并将除case1以外的其余子任务(单据扫描、质检、测绘、运送、存储)以及子任务之间的执行顺序(执行先后顺序依次为：单据扫描、质检、测绘、运送、存储)发送至第二台小车成员agv2。

依次类推；直到选取完第n个子任务casen(即第6个子任务存储)对应的agvm(即agv6)。至此，完成群组构建。

然后按照子任务的执行先后顺序，agv小车群组的各组小车成员执行各自对应的子任务：

第一台小车成员agv1先执行第一个子任务case1(拣选)，然后第一台小车成员agv1将拣选完的产品(成品、容器等)对接至第二台小车成员agv2；第一台小车成员agv1退出该agv小车群组并且可以去参与构建其它群组；第二台小车成员agv2执行第二个子任务(单据扫描)，然后第二台小车成员agv2将完成单据扫描的产品(成品、容器等)对接至第三台小车成员agv3，第二台小车成员agv2退出该agv小车群组并且可以去参与构建其它群组；依次类推，直到最后一台小车成员agv6完成最后一个子任务(存储)。当最后一台小车成员agv6完成最后一个子任务(存储)后，agv6发送任务完成成功信息至信息系统1；解散该agv小车群组。

至此，自协调系统中的agv小车2之间通过前述自协调方法完成执行任务(拣选、单据扫描、质检、测绘、运送、存储)。每组小车成员为多台时的自协调方法、与每组小车成员为1台时的自协调方法相同，在此不再赘述。

如此，采用去中心化控制的方式，所有的交互和指令都是各个agv小车2之间直接确认的，不需要实时连接信息系统1，更不需要等待信息系统1响应指令，所以交互及指令响应更及时，即使是在agv小车2数量很多的情况下就算信息系统1暂时故障也不影响流程的运行，避免了整个系统瘫痪和崩溃的情况发生(信息系统1只是作为协调各个agv小车2认领任务的资源池而已，一旦第一个子任务被认领，即使信息系统1故障也不影响后续工作任务流程的执行)；进一步的，即使区域内的agv小车2故障，也不影响其它agv小车2构建群组以执行任务。综前所述，可根据任务命令、动态且柔性化的构建agv小车2工作组，另外还可根据任务量的大小，选取一台或者多台agv小车2共同完成同一子任务，提高了agv小车2之间的协作能力，从而提高整个agv小车2系统的工作效率和吞吐量。

根据本发明的改进，如图1结合图2所示，还提出一种agv小车自协作系统，系统包括：至少两台相互之间能够进行信息交互的agv小车2以及信息系统1。agv小车2为装备有电磁或光学等的自动导引装置，能够沿规定的导引路径自动行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。每台agv小车2，均能够执行一种子任务(比如拣选、测绘、质检、单据扫描、存储、搬运等)。在某些实施例中，自协作系统中的一部分agv小车2执行的子任务相同，比如有5台agv小车2均是执行拣选任务的，4台agv小车2均是执行存储任务的。信息系统1(如服务器)，用于根据待执行任务(如接收到的外界3的订单需求)、生成一个或多个子任务(比如拣选、测绘、质检、单据扫描、存储agv等)，并确定子任务之间的执行顺序(如确定拣选、测绘、质检、单据扫描、存储等多个子任务的执行先后顺序)。信息系统1(如服务器)还能够通过网络与每个agv小车2之间实现信息交互。

每台agv小车2，均包括任务发送模块、任务接受模块、控制权切换模块、执行模块以及对接模块。

任务发送模块，用于发送子任务的协作请求至其它agv小车2。

任务接受模块，用于接受所述信息系统1(服务器)或者其它agv小车2发送的子任务的协作请求，并反馈接受信息至信息系统1或者其它agv小车2。

控制权切换模块，用于接收所述信息系统1或者其它agv小车2转移的控制权、和/或将自身控制权转移至信息系统1或者其它agv小车2。

执行模块，用于执行子任务。因此完成不同子任务的agv小车2的执行模块不同。

对接模块，用于将agv小车完成的产品(如包裹、周转箱、纸箱等)对接至其它agv小车2。每台agv小车2的对接模块相同，对接方式一致。对接模块可以采用滚筒、平皮带、同步带等任何一种传送方式实现对接功能。比如agv小车2之间传递包裹时，两个agv的对接模块(如平皮带)保持正对，然后一个ag小车v驱动其自身的平皮带将包裹传送至另一个agv小车2的对接模块(如平皮带)上。一致的对接模块和方式，可以让agv小车2之间任意组合成群组以完成任意不同的子任务组成的任务。

本发明提出的agv小车自协作系统的工作原理与前述agv小车自协作方法相同，在此不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。