一种面向工业机器人的任务调度系统的制作方法

本发明涉及机器人调度，特别涉及一种面向工业机器人的任务调度系统。

背景技术：

1、工业机器人的广泛应用不仅提高了生产效率，降低了生产成本，还大大减少了工人的劳动强度和生产事故的发生率，为企业提供了巨大的竞争优势。随着技术的不断进步，工业机器人将继续扮演重要角色，推动各个行业向前发展。

2、工业机器人的任务调度主要涉及根据任务需求和资源限制，在给定的时间和空间条件下，对工业机器人的动作进行合理的分配和调度，以达到最优的生产效果。这一过程在工业自动化行业中尤为重要，因为它直接关系到生产效率和产品质量。工业机器人的智能调度不仅包括单一机器人的任务分配，还包括多个机器人同时执行任务的情况下的协调和优化。

3、如何实现工业机器人的任务调度，提高生产效率，降低生产成本是目前急需解决的一个问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种面向工业机器人的任务调度系统，用以解决背景技术中提出的问题。

2、一种面向工业机器人的任务调度系统，包括：

3、任务分配模块，用于基于生产需求和机器人位置，确定每个机器人的工作任务，并基于需求变化和状态变化，对工作任务进行实时动态调整；

4、步骤确定模块，用于确定工作任务多个机器人同时进行作业的作业任务，对所述作业任务的初始执行步骤进行优化，得到目标执行步骤；

5、步骤调整模块，用于对按照目标执行步骤工作的机器人的作业状态进行实时监控，得到监控数据，并结合实时任务，对目标执行步骤进行实时调整；

6、显示模块，用于对机器人状态，工作任务和目标执行步骤进行显示。

7、优选的，所述任务分配模块，包括：

8、标记单元，用于基于生产需求确定任务清单，并基于任务前后顺序对任务清单中的任务进行第一标记，基于任务执行协作特征对任务清单中的任务进行第二标记，基于任务执行范围对任务清单中任务进行第三标记；

9、第一匹配单元，用于基于第三标记结果，结合机器人位置，对任务清单中的任务进行匹配，确定完成所述任务的机器人集合；

10、第二匹配单元，用于基于第二标记结果，从机器人集合中确定完成所述任务的机器人组合；

11、第三匹配单元，用于基于第一标记结果，基于机器人组合，确定满足所述生产需求的多个机器人序列，其中机器人序列按照任务先后顺序确定序列中机器人排序；

12、任务确定单元，用于基于任务评估模型对所述机器人序列确定的任务特征进行评估，选取评估结果最好的机器人序列对应的任务分配确定每个机器人的工作任务。

13、优选的，所述任务确定单元，包括：

14、指标确定单元，用于机器人基本信息和执行信息，设定机器人的性能评价指标，机器人协作完成任务的协作评价指标和任务完成效率评价指标，并确定每个评价指标类型的类型权重，以及每个评价指标的指标权重；

15、标准确定单元，用于基于机器人历史工作任务执行信息，确定对性能评价指标，协作评价指标和任务完成效率评价指标的初始评估标准，并基于指标权重，对类型权重对性能评价指标，协作评价指标和任务完成效率评价指标对应的评估标准进行加权处理，得到中间评估标准，基于类型权重中间评估标准进行综合加权处理，目标评估标准；

16、模型构建单元，用于基于所述目标评估标准构建得到任务评估模型；

17、分数评估单元，用于将所述机器人序列按顺序单独输入任务评估模型中得到机器人序列中每个机器人任务元素对应的单任务评估分数，并将所述机器人序列全部输入任务评估模型中得到机器人序列的总任务评估分数；

18、评估分析单元，用于基于单任务评估分数和总任务评估分数，确定机器人序列的任务衔接评估分数，并从机器人序列中选取单任务评估分数和任务衔接评估分数均满足预设要求的备选机器人序列，从备选机器人序列中选取总任务评估分数最高的作为目标机器人序列，基于目标机器人序列的任务分配确定每个机器人的工作任务。

19、优选的，所述任务分配模块，还包括：

20、分析单元，用于获取生产需求的需求变化和机器人的状态变化，基于所述需求变化确定工作任务中需调整的第一任务，基于所述状态变化确定工作任务中需调整的第二任务；

21、分配单元，用于基于状态变化确定机器人的实时状态，基于所述实时状态对所述第一任务进行重新分配，得到机器人对第一任务的分配结果，并在机器人对第一任务的分配结果的基础上，对所述第二任务进行重新分配，得到机器人对第二任务的分配结果；

22、调整单元，用于基于第一任务和第二任务的分配结果实现对工作任务进行的动态调整。

23、优选的，所述步骤确定模块，包括：

24、步骤确定单元，用于从所述工作任务中确定同一时间段多个机器人均执行工作任务的机器人作为共同作业机器人，并基于共同作业机器人的作业任务，从预设步骤数据库中匹配对应的步骤得到初始执行步骤；

25、运行模型构建单元，用于基于共同作业机器人在初始执行步骤中的执行参数，基于在执行参数类型内的关联关系，建立执行参数类型对应的运行模型，其中所述运行模型包括路径模型，机械手动作模型，工作空间模型和承重模型；

26、优化模型构建单元，用于基于运行模型，结合作业效率，作业复杂度和作业资源消耗三个评价指标，构建运行模型的运行优化模型；

27、多目标模型构建单元，用于基于执行参数类型之间的关联关系，确定参数协同特征，基于运行优化模型之间的关联关系，确定模型协同特征，基于所述参数协同特征和模型协同特征，结合全部运行优化模型，构建得到多类型目标优化模型；

28、目标确定单元，用于基于多类型目标优化模型的参数变量生成粒子群，基于作业效率，作业复杂度和作业资源消耗三个评价指标的目标优化值；

29、策略确定单元，用于基于目标优化值，设定粒子群的适应值以及设定惯性权重，并基于粒子群的适应值和惯性权重，确定粒子群的搜索策略，按照搜索策略来得到参数变量的最优解；

30、优化单元，用于按照所述最优解对初始执行步骤进行优化，得到目标执行步骤。

31、优选的，所述优化模型构建单元，包括：

32、信息确定单元，用于确定每个运行模型对作业效率，作业复杂度和作业资源消耗三个评价指标的优化目标，并确定每个运行模型的类型参数变量；

33、模型构建单元，用于建立类型参数变量与优化目标之间的关联特征，并基于所述关联特征，确定运行模型的调整参数-结果数据，基于调整参数-结果数据构建运行模型的运行优化模型。

34、优选的，所述步骤调整模块，包括：

35、判断单元，用于判断监控数据与满足在目标执行步骤下的标准状态数据，若是，确定机器人执行正常，否则，确定机器人执行异常；

36、实时调整单元，用于基于实时任务，结合机器人状态，对目标执行步骤进行实时调整。

37、优选的，所述实时调整单元，包括：

38、第一调整单元，用于判断所述实时任务是否发生变化，若是，当机器人执行正常时，基于任务变化特征对应的步骤特征，对目标执行步骤进行实时调整，当机器人执行异常时，基于监控数据与标准状态数据的数据差异进行异常定位，基于异常定位结果，结合修复方案对机器人进行故障修复，在故障修复完成后，基于任务变化特征对应的步骤特征，对目标执行步骤进行实时调整；

39、第二调整单元，用于当所述实时任务没有发生变化后，当机器人执行正常时，不进行执行步骤调整，当机器人执行异常时，基于监控数据与标准状态数据的数据差异进行异常定位，基于异常定位结果，结合修复方案对机器人进行故障修复。

40、优选的，所述显示模块，包括：

41、状态显示单元，用于对机器人状态进行显示；

42、任务显示单元，用于对工作任务进行显示；

43、步骤显示单元，用于对目标执行步骤进行显示；

44、切换单元，用于对状态显示单元，任务显示单元和步骤显示单元进行任一切换。

45、优选的，还包括：任务管理模块，用于对工作任务进行管理；

46、所述任务管理模块，包括：

47、队列单元，用于将工作任务按照时间顺序组成任务队列，并为任务队列中每个工作任务设定优化级和预定执行时间；

48、预警报警单元，用于对任务队列中每个工作任务的执行进行监测，当不满足设定优化级和预定执行时间时，进行预警提醒。

49、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

50、通过基于生产需求和机器人位置，确定每个机器人的工作任务，并基于需求变化和状态变化，对工作任务进行实时动态调整，确定工作任务多个机器人同时进行作业的作业任务，对所述作业任务的初始执行步骤进行优化，得到目标执行步骤，对按照目标执行步骤工作的机器人的作业状态进行实时监控，得到监控数据，并结合实时任务，对目标执行步骤进行实时调整；对机器人状态，工作任务和目标执行步骤进行显示，确保工业机器人可以在复杂的生产环境中高效、准确地执行任务。此外还支持实时反馈和自适应调整，以应对生产线上的动态变化，实现对工业机器人的精准任务调度，提高生产效率，降低生产成本。

51、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在本技术文件中所特别指出的结构来实现和获得。

52、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。