本發(fā)明涉及機(jī)器人調(diào)度，特別涉及一種面向工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，還大大減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)事故的發(fā)生率，為企業(yè)提供了巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人將繼續(xù)扮演重要角色，推動(dòng)各個(gè)行業(yè)向前發(fā)展。

2、工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度主要涉及根據(jù)任務(wù)需求和資源限制，在給定的時(shí)間和空間條件下，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行合理的分配和調(diào)度，以達(dá)到最優(yōu)的生產(chǎn)效果。這一過(guò)程在工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)中尤為重要，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)機(jī)器人的智能調(diào)度不僅包括單一機(jī)器人的任務(wù)分配，還包括多個(gè)機(jī)器人同時(shí)執(zhí)行任務(wù)的情況下的協(xié)調(diào)和優(yōu)化。

3、如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本是目前急需解決的一個(gè)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種面向工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，用以解決背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、一種面向工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，包括：

3、任務(wù)分配模塊，用于基于生產(chǎn)需求和機(jī)器人位置，確定每個(gè)機(jī)器人的工作任務(wù)，并基于需求變化和狀態(tài)變化，對(duì)工作任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整；

4、步驟確定模塊，用于確定工作任務(wù)多個(gè)機(jī)器人同時(shí)進(jìn)行作業(yè)的作業(yè)任務(wù)，對(duì)所述作業(yè)任務(wù)的初始執(zhí)行步驟進(jìn)行優(yōu)化，得到目標(biāo)執(zhí)行步驟；

5、步驟調(diào)整模塊，用于對(duì)按照目標(biāo)執(zhí)行步驟工作的機(jī)器人的作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并結(jié)合實(shí)時(shí)任務(wù)，對(duì)目標(biāo)執(zhí)行步驟進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；

6、顯示模塊，用于對(duì)機(jī)器人狀態(tài)，工作任務(wù)和目標(biāo)執(zhí)行步驟進(jìn)行顯示。

7、優(yōu)選的，所述任務(wù)分配模塊，包括：

8、標(biāo)記單元，用于基于生產(chǎn)需求確定任務(wù)清單，并基于任務(wù)前后順序?qū)θ蝿?wù)清單中的任務(wù)進(jìn)行第一標(biāo)記，基于任務(wù)執(zhí)行協(xié)作特征對(duì)任務(wù)清單中的任務(wù)進(jìn)行第二標(biāo)記，基于任務(wù)執(zhí)行范圍對(duì)任務(wù)清單中任務(wù)進(jìn)行第三標(biāo)記；

9、第一匹配單元，用于基于第三標(biāo)記結(jié)果，結(jié)合機(jī)器人位置，對(duì)任務(wù)清單中的任務(wù)進(jìn)行匹配，確定完成所述任務(wù)的機(jī)器人集合；

10、第二匹配單元，用于基于第二標(biāo)記結(jié)果，從機(jī)器人集合中確定完成所述任務(wù)的機(jī)器人組合；

11、第三匹配單元，用于基于第一標(biāo)記結(jié)果，基于機(jī)器人組合，確定滿(mǎn)足所述生產(chǎn)需求的多個(gè)機(jī)器人序列，其中機(jī)器人序列按照任務(wù)先后順序確定序列中機(jī)器人排序；

12、任務(wù)確定單元，用于基于任務(wù)評(píng)估模型對(duì)所述機(jī)器人序列確定的任務(wù)特征進(jìn)行評(píng)估，選取評(píng)估結(jié)果最好的機(jī)器人序列對(duì)應(yīng)的任務(wù)分配確定每個(gè)機(jī)器人的工作任務(wù)。

13、優(yōu)選的，所述任務(wù)確定單元，包括：

14、指標(biāo)確定單元，用于機(jī)器人基本信息和執(zhí)行信息，設(shè)定機(jī)器人的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，機(jī)器人協(xié)作完成任務(wù)的協(xié)作評(píng)價(jià)指標(biāo)和任務(wù)完成效率評(píng)價(jià)指標(biāo)，并確定每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)類(lèi)型的類(lèi)型權(quán)重，以及每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)權(quán)重；

15、標(biāo)準(zhǔn)確定單元，用于基于機(jī)器人歷史工作任務(wù)執(zhí)行信息，確定對(duì)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，協(xié)作評(píng)價(jià)指標(biāo)和任務(wù)完成效率評(píng)價(jià)指標(biāo)的初始評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，并基于指標(biāo)權(quán)重，對(duì)類(lèi)型權(quán)重對(duì)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，協(xié)作評(píng)價(jià)指標(biāo)和任務(wù)完成效率評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加權(quán)處理，得到中間評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，基于類(lèi)型權(quán)重中間評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合加權(quán)處理，目標(biāo)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)；

16、模型構(gòu)建單元，用于基于所述目標(biāo)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建得到任務(wù)評(píng)估模型；

17、分?jǐn)?shù)評(píng)估單元，用于將所述機(jī)器人序列按順序單獨(dú)輸入任務(wù)評(píng)估模型中得到機(jī)器人序列中每個(gè)機(jī)器人任務(wù)元素對(duì)應(yīng)的單任務(wù)評(píng)估分?jǐn)?shù)，并將所述機(jī)器人序列全部輸入任務(wù)評(píng)估模型中得到機(jī)器人序列的總?cè)蝿?wù)評(píng)估分?jǐn)?shù)；

18、評(píng)估分析單元，用于基于單任務(wù)評(píng)估分?jǐn)?shù)和總?cè)蝿?wù)評(píng)估分?jǐn)?shù)，確定機(jī)器人序列的任務(wù)銜接評(píng)估分?jǐn)?shù)，并從機(jī)器人序列中選取單任務(wù)評(píng)估分?jǐn)?shù)和任務(wù)銜接評(píng)估分?jǐn)?shù)均滿(mǎn)足預(yù)設(shè)要求的備選機(jī)器人序列，從備選機(jī)器人序列中選取總?cè)蝿?wù)評(píng)估分?jǐn)?shù)最高的作為目標(biāo)機(jī)器人序列，基于目標(biāo)機(jī)器人序列的任務(wù)分配確定每個(gè)機(jī)器人的工作任務(wù)。

19、優(yōu)選的，所述任務(wù)分配模塊，還包括：

20、分析單元，用于獲取生產(chǎn)需求的需求變化和機(jī)器人的狀態(tài)變化，基于所述需求變化確定工作任務(wù)中需調(diào)整的第一任務(wù)，基于所述狀態(tài)變化確定工作任務(wù)中需調(diào)整的第二任務(wù)；

21、分配單元，用于基于狀態(tài)變化確定機(jī)器人的實(shí)時(shí)狀態(tài)，基于所述實(shí)時(shí)狀態(tài)對(duì)所述第一任務(wù)進(jìn)行重新分配，得到機(jī)器人對(duì)第一任務(wù)的分配結(jié)果，并在機(jī)器人對(duì)第一任務(wù)的分配結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)所述第二任務(wù)進(jìn)行重新分配，得到機(jī)器人對(duì)第二任務(wù)的分配結(jié)果；

22、調(diào)整單元，用于基于第一任務(wù)和第二任務(wù)的分配結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)工作任務(wù)進(jìn)行的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

23、優(yōu)選的，所述步驟確定模塊，包括：

24、步驟確定單元，用于從所述工作任務(wù)中確定同一時(shí)間段多個(gè)機(jī)器人均執(zhí)行工作任務(wù)的機(jī)器人作為共同作業(yè)機(jī)器人，并基于共同作業(yè)機(jī)器人的作業(yè)任務(wù)，從預(yù)設(shè)步驟數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配對(duì)應(yīng)的步驟得到初始執(zhí)行步驟；

25、運(yùn)行模型構(gòu)建單元，用于基于共同作業(yè)機(jī)器人在初始執(zhí)行步驟中的執(zhí)行參數(shù)，基于在執(zhí)行參數(shù)類(lèi)型內(nèi)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立執(zhí)行參數(shù)類(lèi)型對(duì)應(yīng)的運(yùn)行模型，其中所述運(yùn)行模型包括路徑模型，機(jī)械手動(dòng)作模型，工作空間模型和承重模型；

26、優(yōu)化模型構(gòu)建單元，用于基于運(yùn)行模型，結(jié)合作業(yè)效率，作業(yè)復(fù)雜度和作業(yè)資源消耗三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建運(yùn)行模型的運(yùn)行優(yōu)化模型；

27、多目標(biāo)模型構(gòu)建單元，用于基于執(zhí)行參數(shù)類(lèi)型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定參數(shù)協(xié)同特征，基于運(yùn)行優(yōu)化模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定模型協(xié)同特征，基于所述參數(shù)協(xié)同特征和模型協(xié)同特征，結(jié)合全部運(yùn)行優(yōu)化模型，構(gòu)建得到多類(lèi)型目標(biāo)優(yōu)化模型；

28、目標(biāo)確定單元，用于基于多類(lèi)型目標(biāo)優(yōu)化模型的參數(shù)變量生成粒子群，基于作業(yè)效率，作業(yè)復(fù)雜度和作業(yè)資源消耗三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的目標(biāo)優(yōu)化值；

29、策略確定單元，用于基于目標(biāo)優(yōu)化值，設(shè)定粒子群的適應(yīng)值以及設(shè)定慣性權(quán)重，并基于粒子群的適應(yīng)值和慣性權(quán)重，確定粒子群的搜索策略，按照搜索策略來(lái)得到參數(shù)變量的最優(yōu)解；

30、優(yōu)化單元，用于按照所述最優(yōu)解對(duì)初始執(zhí)行步驟進(jìn)行優(yōu)化，得到目標(biāo)執(zhí)行步驟。

31、優(yōu)選的，所述優(yōu)化模型構(gòu)建單元，包括：

32、信息確定單元，用于確定每個(gè)運(yùn)行模型對(duì)作業(yè)效率，作業(yè)復(fù)雜度和作業(yè)資源消耗三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化目標(biāo)，并確定每個(gè)運(yùn)行模型的類(lèi)型參數(shù)變量；

33、模型構(gòu)建單元，用于建立類(lèi)型參數(shù)變量與優(yōu)化目標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)特征，并基于所述關(guān)聯(lián)特征，確定運(yùn)行模型的調(diào)整參數(shù)-結(jié)果數(shù)據(jù)，基于調(diào)整參數(shù)-結(jié)果數(shù)據(jù)構(gòu)建運(yùn)行模型的運(yùn)行優(yōu)化模型。

34、優(yōu)選的，所述步驟調(diào)整模塊，包括：

35、判斷單元，用于判斷監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與滿(mǎn)足在目標(biāo)執(zhí)行步驟下的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)數(shù)據(jù)，若是，確定機(jī)器人執(zhí)行正常，否則，確定機(jī)器人執(zhí)行異常；

36、實(shí)時(shí)調(diào)整單元，用于基于實(shí)時(shí)任務(wù)，結(jié)合機(jī)器人狀態(tài)，對(duì)目標(biāo)執(zhí)行步驟進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

37、優(yōu)選的，所述實(shí)時(shí)調(diào)整單元，包括：

38、第一調(diào)整單元，用于判斷所述實(shí)時(shí)任務(wù)是否發(fā)生變化，若是，當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行正常時(shí)，基于任務(wù)變化特征對(duì)應(yīng)的步驟特征，對(duì)目標(biāo)執(zhí)行步驟進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行異常時(shí)，基于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)差異進(jìn)行異常定位，基于異常定位結(jié)果，結(jié)合修復(fù)方案對(duì)機(jī)器人進(jìn)行故障修復(fù)，在故障修復(fù)完成后，基于任務(wù)變化特征對(duì)應(yīng)的步驟特征，對(duì)目標(biāo)執(zhí)行步驟進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；

39、第二調(diào)整單元，用于當(dāng)所述實(shí)時(shí)任務(wù)沒(méi)有發(fā)生變化后，當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行正常時(shí)，不進(jìn)行執(zhí)行步驟調(diào)整，當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行異常時(shí)，基于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)差異進(jìn)行異常定位，基于異常定位結(jié)果，結(jié)合修復(fù)方案對(duì)機(jī)器人進(jìn)行故障修復(fù)。

40、優(yōu)選的，所述顯示模塊，包括：

41、狀態(tài)顯示單元，用于對(duì)機(jī)器人狀態(tài)進(jìn)行顯示；

42、任務(wù)顯示單元，用于對(duì)工作任務(wù)進(jìn)行顯示；

43、步驟顯示單元，用于對(duì)目標(biāo)執(zhí)行步驟進(jìn)行顯示；

44、切換單元，用于對(duì)狀態(tài)顯示單元，任務(wù)顯示單元和步驟顯示單元進(jìn)行任一切換。

45、優(yōu)選的，還包括：任務(wù)管理模塊，用于對(duì)工作任務(wù)進(jìn)行管理；

46、所述任務(wù)管理模塊，包括：

47、隊(duì)列單元，用于將工作任務(wù)按照時(shí)間順序組成任務(wù)隊(duì)列，并為任務(wù)隊(duì)列中每個(gè)工作任務(wù)設(shè)定優(yōu)化級(jí)和預(yù)定執(zhí)行時(shí)間；

48、預(yù)警報(bào)警單元，用于對(duì)任務(wù)隊(duì)列中每個(gè)工作任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)不滿(mǎn)足設(shè)定優(yōu)化級(jí)和預(yù)定執(zhí)行時(shí)間時(shí)，進(jìn)行預(yù)警提醒。

49、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得了以下有益效果：

50、通過(guò)基于生產(chǎn)需求和機(jī)器人位置，確定每個(gè)機(jī)器人的工作任務(wù)，并基于需求變化和狀態(tài)變化，對(duì)工作任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，確定工作任務(wù)多個(gè)機(jī)器人同時(shí)進(jìn)行作業(yè)的作業(yè)任務(wù)，對(duì)所述作業(yè)任務(wù)的初始執(zhí)行步驟進(jìn)行優(yōu)化，得到目標(biāo)執(zhí)行步驟，對(duì)按照目標(biāo)執(zhí)行步驟工作的機(jī)器人的作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并結(jié)合實(shí)時(shí)任務(wù)，對(duì)目標(biāo)執(zhí)行步驟進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；對(duì)機(jī)器人狀態(tài)，工作任務(wù)和目標(biāo)執(zhí)行步驟進(jìn)行顯示，確保工業(yè)機(jī)器人可以在復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中高效、準(zhǔn)確地執(zhí)行任務(wù)。此外還支持實(shí)時(shí)反饋和自適應(yīng)調(diào)整，以應(yīng)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)上的動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的精準(zhǔn)任務(wù)調(diào)度，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

51、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在本技術(shù)文件中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

52、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。