一种基于参数优化配比的双机协同搬运机器人系统及其配对方法与流程

本发明涉及机器人控制，具体是一种基于参数优化配比的双机协同搬运机器人系统及其配对方法。

背景技术：

1、在自动化仓库和生产车间中，机器人的协同作业是提升物流效率和降低人工成本的关键因素。当前，随着工业自动化的快速发展，机器人技术在生产和物流领域的应用日益广泛。然而，尽管机器人技术为生产流程带来了诸多便利，现有的机器人协同作业系统仍存在一些亟待解决的问题。

2、现有系统中，一个显著的问题是缺乏有效的配对机制。这意味着机器人之间的协作并不总是能够达到最优状态，导致资源配置不够合理。例如，某些机器人可能因为缺乏有效的任务分配而处于空闲状态，而另一些机器人则可能因为任务过载而效率降低。这种不均衡的资源分配不仅影响了作业的流畅性，也降低了整体的作业效率。

3、此外，由于缺乏智能的协调和优化算法，现有系统在处理复杂的作业任务时，往往难以实现机器人之间的高效配合。这在多机器人同时进行作业时尤为明显，可能会导致作业流程中的瓶颈，影响整个生产或物流流程的进度。

4、为了克服这些问题，提高机器人协同作业的效率，需要开发更为先进的配对和协调机制。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种基于参数优化配比的双机协同搬运机器人系统及其配对方法，其使用配比函数模块，能够根据空载状态搬运机器人的状态信息，合理将不同的搬运机器人分配至同一货物处，共同进行货物的搬运；借此，本发明实现优化选择搬运机器人协同作业的双方，提高控制搬运机器人作业的效率。

2、为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术手段：

3、一种基于参数优化配比的双机协同搬运机器人系统，包括多个搬运机器人和中央控制单元；

4、所述搬运机器人包括载重模块、定位模块、抓取模块、信息采集模块和通信模块；

5、其中，所述载重模块用于托载货物，所述定位模块用于获取所述搬运机器人的位置，所述抓取模块用于对货物进行抓取；所述信息采集模块获取由所述搬运机器人对应的载重力数值范围、和货物之间的距离数值和用于抓取货物的抓具种类信息组成的状态信息；所述通信模块将状态信息向所述中央控制单元发送；

6、所述中央控制单元包括接收模块、配比函数模块和指令分配模块；

7、其中，所述接收模块接收所述通信模块传输的状态信息，并将其传输至配比函数模块内；所述配比函数模块通过优化配比函数得到两个所述搬运机器人之间的协同适配值，并将多个属于空载状态的所述搬运机器人，根据两两一组的分配方式，计算得到协同适配值数集；所述指令分配模块获取协同适配值数集，并使协同适配值数集最大值中的两个所述搬运机器人配对，控制其对货物进行协同搬运。

8、优选的，所述指令分配模块包括：

9、比值单元，其用于对协同适配值数集的数据进行最大值判断；

10、指令发送单元，其向协同适配值数集最大值中的两个所述搬运机器人发生配对指令，使其一同移动到货物处。

11、优选的，所述搬运机器人还包括：

12、重力传感器，其设于所述搬运机器人的载重模块处，根据获取的重力值，对所述搬运机器人的载重状态进行判断；其中，载重状态分为装载状态和空载状态；

13、所述通信模块将对应的载重状态发送至所述中央控制单元。

14、一种基于参数优化配比的双机协同搬运机器人系统的配对方法，该方法采用上述基于参数优化配比的双机协同搬运机器人系统；其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

15、s001：中央控制单元获取需要搬运的货物的位置信息，并将位置信息发送至所有搬运机器人的定位模块内，定位模块根据自身的位置计算得到与货物之间的距离数值；

16、s002：属于空载状态下的搬运机器人，其信息采集模块获取对应的状态信息的数据，其通信模块将状态信息的数据发送至中央控制单元内；

17、s003：中央控制单元接收状态信息，并将其传输至配比函数模块内；

18、s004：配比函数模块通过优化配比函数得到两个所述搬运机器人之间的协同适配值，并将多个属于空载状态的搬运机器人，根据两两一组的分配方式，计算得到协同适配值数集；

19、s005：指令分配模块获取协同适配值数集，并使协同适配值数集最大值中的两个搬运机器人进行配对，控制其对货物进行协同搬运；

20、s006：两个接收指令的搬运机器人一同移动到需要搬运的货物处，两个抓具共同固定住货物后，两个载重模块共同托载货物；

21、s007：两个接收指令的搬运机器人一同将货物搬运至目标位置。

22、优选的，判断搬运机器人载重状态的控制方法包括以下步骤：

23、s021：重力传感器获取所属搬运机器人载重模块的实时载重力；

24、s022：根据获取的重力值，对搬运机器人的载重状态进行判断；将重力值非0值的搬运机器人的载重状态列为装载状态，将重力值为0值的搬运机器人的载重状态列为空载状态；

25、s023：属于空载状态的搬运机器人将状态信息的数据发送至中央控制单元内。

26、优选的，控制搬运机器人移动的控制方法包括以下步骤：

27、s051：比值单元对协同适配值数集的数据进行最大值判断；

28、s052：指令发送单元向协同适配值数集最大值中的两个搬运机器人发生配对指令；

29、s053：搬运机器人的通信模块接收到指令，一同移动到货物处。

30、优选的，所述优化配比函数的公式如下：

31、f(ri,rj)＝w1·f1(li，lj)+w2·f2(di,dj)+w3·f3(ci,cj)+w4·f4(si,sj)；

32、其中，f(ri，rj)是两台搬运机器人ri和rj之间的配比函数值；

33、w1是载重力评分函数的权重系数，w2是距离评分函数的权重系数，w3是抓具种类评分函数的权重系数，w4是协同效率评分函数的权重系数，其满足1＝w1+w2+w3+w4，具体分配比例根据实际情况确定；

34、f1(li,lj)是载重力评分函数，其中，f1(li,lj)＝1÷|li-lj|；li和lj分别是两台搬运机器人的最佳载重力；

35、f2(di,dj)是距离评分函数，其中，f2(di,dj)＝1÷(di-dj)2；di和dj分别是两台搬运机器人到货物的距离；

36、f3(ci,cj)是距离评分函数，其中，ci和cj分别是两台搬运机器人的抓具种类；

37、f4(si,sj)是距离评分函数，其中，f4(si,sj)＝min(si,sj)；si和sj分别是两台搬运机器人的协同效率评分，其通过过往记录得到。

38、本发明的有益效果如下：

39、第一、本发明所述的双机协同搬运机器人系统，其使用配比函数模块，能够根据空载状态搬运机器人的状态信息，合理将不同的搬运机器人分配至同一货物处，共同进行货物的搬运；借此，本发明选择搬运机器人协同作业的最优双方，提高控制搬运机器人作业的效率。

40、第二、本发明所述的双机协同搬运机器人系统，其还设置了与载重模块连接的重力传感器，对搬运机器人所处的状态进行精确判断；借此，本发明能够及时更新所有搬运机器人的装载状态，合理分配协同搬运任务所调配用到的搬运机器人。

41、第三、本发明所述的配对方法，通过使用优化配比函数，根据双方的载重能力、距离、抓具匹配度和协同效率进行计算协同适配值；借此，通过对所有协同适配值进行比值判断，有效找出最佳的双机协同机器人，提高了搬运机器人系统的运行效率。