導(dǎo)語

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第一期AI技術(shù)說來自曠視研究院，主要介紹倉內(nèi)智能機器人任務(wù)的分發(fā)及執(zhí)行的相關(guān)內(nèi)容。

曠視研究院是曠視非凡科技的源頭，持續(xù)通過基礎(chǔ)創(chuàng)新突破AI技術(shù)邊界。以工程創(chuàng)新實現(xiàn)技術(shù)到產(chǎn)品的快速轉(zhuǎn)化，探索用深度學(xué)習的方法開展人工智能技術(shù)研究和應(yīng)用開發(fā)。

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目錄

1.概述

2.背景介紹

3.搬運任務(wù)分發(fā)

a)業(yè)務(wù)約束

b)任務(wù)約束

c)AGV約束

d)核心匹配算法

e)搬運成本

f)任務(wù)執(zhí)行

g)評價及靈敏度分析

4.泊車任務(wù)調(diào)度

5.行業(yè)名詞解釋

概述

本文主要介紹倉內(nèi)智能機器人任務(wù)的分發(fā)及執(zhí)行的相關(guān)內(nèi)容。任務(wù)分發(fā)，顧名思義，針對當前待執(zhí)行的一批任務(wù)（倉內(nèi)場景常見任務(wù)包括搬運任務(wù)及泊車任務(wù)），為其分配可用的AGV(Automated Guided Vehicle)資源，即倉內(nèi)不同場景下的任務(wù)需求與可用搬運機器人資源的匹配。AGV資源是執(zhí)行任務(wù)的運力資源，因此任務(wù)分發(fā)又叫做運力分配。

一個簡單的示例如下：

一個好的任務(wù)分發(fā)系統(tǒng)，可以充分調(diào)動機器人資源，并在運行時間、距離等方面全局或局部最優(yōu)，從而達到效率最高。本文對現(xiàn)有機器人常見的兩大類任務(wù)，即搬運任務(wù)和泊車任務(wù)，進行具體討論，探討搬運任務(wù)中的任務(wù)分配模式和執(zhí)行策略以及泊車任務(wù)中的泊車點選擇等內(nèi)容。

背景介紹

隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展、企業(yè)數(shù)字化和自動化程度的不斷提升，越來越多的機器人逐漸進入倉儲和生產(chǎn)相關(guān)領(lǐng)域各環(huán)節(jié)作業(yè)場景中。

雖然機器人形式多樣并且應(yīng)用的作業(yè)環(huán)節(jié)或者作業(yè)模式各有不同，但是所執(zhí)行的基本操作或者所實現(xiàn)的基本功能卻有共性，即完成搬運功能并在任務(wù)完成后選擇合適地點泊車等待后續(xù)任務(wù)。機器人搬運任務(wù)可以抽象為將需搬運目標(比如托盤、貨架、料箱和商品等) 從起始點(比如儲位、提升機接駁點、上包臺和貨架揀選處等) 搬運至目的點(比如揀選工作站、分揀Chute口和復(fù)核打包工作站等)，泊車任務(wù)即機器人完成任務(wù)后選擇合適泊車點等待，從而能夠快速響應(yīng)之后任務(wù)，提高作業(yè)效率。

下面我們將分別討論機器人的這兩種基本任務(wù)。

搬運任務(wù)分發(fā)

搬運任務(wù)分發(fā)

搬運任務(wù)

當前倉儲和生產(chǎn)制造等領(lǐng)域，地面機器人主要實現(xiàn)的核心功能之一就是對物品或者容器的搬運．一條搬運任務(wù)的要素主要包括：機器人、搬運目標、起始點、中轉(zhuǎn)點、目的點和行駛路線，其中：

1. 機器人：搬運任務(wù)的具體執(zhí)行載體

2. 搬運目標：機器人要搬運的實體，在不同場景下其具體表現(xiàn)形式不唯一。比如，在貨到人系統(tǒng)中搬運目標主要是多層貨架或者托盤；在分揀場景下主要是待分撥的包裹；而在揀選支持系統(tǒng)中則是人工揀選出的貨品

3. 起始點：機器人開始執(zhí)行任務(wù)的所在點，比如泊車點或者工作站等

4. 中轉(zhuǎn)點：搬運任務(wù)下必經(jīng)的關(guān)鍵節(jié)點，而非行駛路徑上的一般節(jié)點。這里的中轉(zhuǎn)點往往是有業(yè)務(wù)相關(guān)的節(jié)點。比如，貨到人機器人系統(tǒng)下的貨架存放點，也就是儲位點，機器人從初始點出發(fā)前往儲位點搬取貨架之后送到工作站；在揀選支持機器人系統(tǒng)中則是一系列揀選點，機器人需要經(jīng)停并揀選或者搬運由人工揀選出的貨品

5. 目的點：搬運目標最終需要到達的地方，比如工作站或者分揀隔口等

6. 行駛路徑：依據(jù)路網(wǎng)連通性和道路擁堵情況等因素規(guī)劃出的機器人行走路徑

這里我們認為，每一條任務(wù)包含一個機器人和對應(yīng)的一個搬運目標，機器人從一個起始點出發(fā)，可以經(jīng)過一個或多個中轉(zhuǎn)點到達一個或多個目的點。對于入庫上架和回庫任務(wù)，在庫存系統(tǒng)對貨架和儲位進行了選擇。經(jīng)過庫存系統(tǒng)和訂單批處理系統(tǒng)處理，搬運任務(wù)中的搬運目標、中轉(zhuǎn)點和目的點均已經(jīng)確定。

系統(tǒng)層級

搬運任務(wù)的任務(wù)分發(fā)系統(tǒng)分為兩層，分別為上層的業(yè)務(wù)約束定義和底層的核心匹配算法。

搬運任務(wù)分發(fā)

業(yè)務(wù)約束

業(yè)務(wù)約束涉及大量不同場景，需要滿足不同業(yè)務(wù)要求，較為復(fù)雜。

舉例說明，在執(zhí)行任務(wù)分發(fā)時，待做任務(wù)可能是不同類型的，有的任務(wù)更緊急，優(yōu)先級更高，需要先做；有的任務(wù)等待成本較高，因此需要為其時刻預(yù)留一定份額的運力，保證當該類任務(wù)下發(fā)時，可以立即分配運力進行搬運；閑置AGV可能存在不同類型，有的類型的AGV只能執(zhí)行特定類型的任務(wù)。

由于業(yè)務(wù)要求的復(fù)雜性，對業(yè)務(wù)進行分層、細致的梳理，是對倉內(nèi)搬運任務(wù)進行提效的重點。

搬運任務(wù)分發(fā)

任務(wù)約束

任務(wù)優(yōu)先級

不同任務(wù)的優(yōu)先級不同，具體可用以下指標衡量：

1. 任務(wù)下發(fā)/截止時間：在當前非空任務(wù)池中，不同任務(wù)存在不同的下發(fā)時間或截至時間，一般來說優(yōu)先考慮截止時間，越早優(yōu)先級越高；截止時間未知時，考慮下發(fā)時間。

2. 任務(wù)類型：任務(wù)按照類型劃分，包含托盤入庫、托盤出庫、空托回庫、疊托移庫、阻礙托移庫、料箱入庫、料箱出庫等。

一般來說，不同任務(wù)類型優(yōu)先級滿足出庫任務(wù)>入庫任務(wù)>理貨任務(wù)，當然順序并非絕對，主要依據(jù)業(yè)務(wù)效率要求。

3. 排隊狀況：以CTU入庫任務(wù)為例，某個工作站可能積壓了大量任務(wù)需要CTU來搬運，因此該工作站任務(wù)的優(yōu)先級高于其他工作站。

優(yōu)先級評分機制

對于每一個任務(wù)，都可以根據(jù)其指標屬性給出一個綜合打分，來評價其優(yōu)先程度；分數(shù)越低，優(yōu)先級越高。

對于單個指標，限定每個任務(wù)對應(yīng)分數(shù)在0~1之間，且可配置。例如對于任務(wù)類型這一指標，ctu出庫任務(wù)，ctu入庫任務(wù)該指標的分數(shù)分別為0.5，0.8，則代表出庫任務(wù)先于入庫任務(wù)。

任務(wù)類型屬于類別指標，對于數(shù)量（任務(wù)對應(yīng)工作站排隊數(shù)量）或者時間（任務(wù)截止時間）類型的指標，一種方式是根據(jù)值來排序，然后由序來擬合一個分數(shù)。例如，假設(shè)該次任務(wù)集合為A,B,C,D,E共5個任務(wù)，其截止時間按照升序為B,C,A,E,D，那么A,B,C,D,E對應(yīng)序號為3/(3+1+2+5+4)或 。

不同指標同樣存在優(yōu)先考慮順序，一種簡單的方法是為不同指標的評分乘以一個具有顯著區(qū)分度的權(quán)重，得到每個任務(wù)加權(quán)后的綜合分數(shù)。