申请/专利权人：中煤科工机器人科技有限公司

申请日：2023-09-05

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN116862208B

主分类号：G06Q10/0631

分类号：G06Q10/0631;G06Q10/047;G06Q10/20;G06Q50/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2023.10.27#实质审查的生效;2023.10.10#公开

摘要：本发明提供一种煤矿机器人集群管理系统，涉及煤矿机器人技术领域，由调度系统和指挥系统组成，包括：所述信息存储模块用于对GIS数据、机器人信息、传感器工作信息进行存储；所述信息采集模块用于采集GIS数据、任务信息和获取机器人信息；所述任务配置模块用于接收机器人信息和任务信息，对其进行任务调配处理，获取任务信息和机器人信息，以此构建机器人任务分配模型。本发明通过任务配置模块进行任务调配处理，构建机器人任务分配模型，可以根据机器人的位置、能力、速度等信息，以及任务的起始点、目标点、优先级等信息，智能地分配任务给合适的机器人，有助于提高任务执行的效率和质量。

主权项：1.一种煤矿机器人集群管理系统，由调度系统和指挥系统组成，其特征在于，包括：所述调度系统包括信息采集模块、任务配置模块、地图构建模块、路线生成模块和信息存储模块；所述信息存储模块用于对GIS数据、机器人信息、传感器工作信息进行存储；所述信息采集模块用于采集GIS数据、任务信息和获取机器人信息；所述任务配置模块用于接收机器人信息和任务信息，对其进行任务调配处理，获取任务信息和机器人信息，以此构建机器人任务分配模型；其中任务信息包括任务的起始点、目标点、任务优先级和时间限制，机器人信息包括机器人的位置信息、能力信息、速度信息、寿命信息、负载能力；构建机器人任务分配模型，具体为：获取任务信息和机器人信息，建立以任务信息和机器人信息内的参数为基础的集合，并表示为G=V，A；其中，V表示任务信息的集合，V={1，2，3，4.....s}表示为有s个任务，A表示为机器人信息的集合，并建立机器人与任务之间的距离关系，表示为C={cij；其中i和j属于V}；以此构建机器人任务分配模型，具体模型表示如下：建立任务与机器人之间的目标函数，表示为；限制每个机器人和任务的配对数量的关系，表示为，；设定对目标函数的约束关系，表示为；；；对避免任务出现循环或重复执行进行限制表示为；定义机器人与任务之间的配对关系，表示为；所述地图构建模块用于接收GIS数据，据此利用WebGL技术构建基于机器人应用场景的交互式地图模型；所述路线生成模块用于在机器人接收到任务时，将机器人的当前位置和任务位置作为输入到交互式地图模型中，基于导航技术所提供的路径规划算法，计算得到机器人的行走路线，并基于实际路况进行路径优化处理，以得到实时修正路线；所述路线生成模块内设置有路径优化单元；所述路径优化单元用于对实际路况进行路径优化处理，在机器人行走时，利用高清摄像头获取机器人行走方向的图像信息，使用Canny边缘检测算法从图像信息提取路面边缘，使用曲率计算方法计算，由路面边缘构建边缘平面坐标系，将路面边缘在边缘平面坐标系中的点标记为边缘点，以边缘点为圆心，再以预设半径画圆得到邻近点集，计算邻近点集内所有边缘点与圆心的距离；使用二维曲率定义计算曲率；再使用数值微分近似对曲率进行转化，得到路面的弯曲程度的估量值并记为路弯值；使用激光传感器提取路面边缘的高度，由路面边缘的高度构建离散高度序列；利用方差公式，得到高度变化值；将状态值与预设的正常阈值进行比对，若状态值不处于预设的正常阈值，则将该路面的位置标记为颠簸位置；获取机器人行走装置接触地面的位置，并将其与颠簸位置进行配对，若配对成功，则生成颠簸避开策略；颠簸避开策略用于使用路径规划算法根据颠簸位置重新规划路线生成实时修正路线，控制机器人根据实时修正路线行进；所述指挥系统包括机器采集模块、机器评估模块及GIS平台；所述机器采集模块用于采集机器人信息、作业环境信息；所述机器评估模块用于接收机器人信息，并进行评估分析处理，得到机器评估值；所述GIS平台用于对信息存储模块内的信息进行浏览、查询、编辑和路径回放；所述GIS平台通过物联网与智能终端进行通信连接；所述机器评估模块用于接收机器人信息，并进行评估分析处理，具体为：获取机器人执行任务的行走路线以及相应行走时长，对其进行均值计算得到行走均时；获取机器人在到达任务位置的真实位置，将其与任务位置进行欧式距离计算公式得到位置实际误差，将该机器人所有的位置实际误差的平方的均值计算后，再进行开方处理，以得到定位准确值；获取机器人的电池续航时间，将同种类任务的电池续航时间进行均值计算得到任务对应的任务续航均时；对行走均时、定位准确值和任务续航均时进行权重加权计算处理，得到机器评估值；调度系统还包括采集评估模块和采集处理模块；采集评估模块用于接收传感器的工作信息，并进行评估分析，具体为：获取传感器距离当前时刻最近的运维时刻，将该运维时刻标记为第一时刻；若无运维时刻，则将传感器的出厂时刻标记为第一时刻；对当前时刻与第一时刻进行时刻差计算，得到对应传感器的未维时长；设定传感器的未维阈值，将未维阈值减去未维时长得到未维差值并标记为GY；获取传感器在第一时刻与当前时刻之间所有的所处环境温度，对环境温度进行筛选，将不处于环境温度的正常温度阈值的环境温度标记为异常温度；将异常温度所处的时区标记为异温时区，将异温时区内最大的环境温度标记为异高温值GT1，对异温时区进行计算得到异温时长，将所有异温时区的异温时长进行均值计算得到异温均值并标记为GT2；对异温均值、异高温值进行计算，利用公式GT=GT1*b1+GT2*b2，得到温感影响值GT；其中，b1、b2分别表示传感器的异温均值、异高温值所对应的权重因子；对传感器的未维差值、温感影响值进行归一化计算，利用公式，以得到传感器的评估值GYT；设定传感器评估值的正常阈值，当传感器的评估值不处于传感器设定的正常阈值，则生成传感器对应的采集运维信令；采集处理模块用于接收采集运维信令和人员信息并进行运维数据分析，获取采集运维信令所对应传感器的工作人员，向工作人员的智能终端反馈信息获取指令以获得工作人员的当前位置、工作状态，工作状态包括忙碌、闲置；提取闲置状态的工作人员，若无闲置状态的工作人员，则提取忙碌状态的工作人员；将提取的工作人员的当前位置与采集运维信令对应传感器对应的位置进行距离计算以得到运维间距并标记为YW1；获取工作人员的当月运维次数、工龄并分别标记为YW2和YW3；将当月运维次数、工龄、运维间距标记为人员信息；将运维间距、当月运维次数、工龄进行归一化处理，利用公式，得到工作人员的运维值YW；将运维值最大的工作人员标记为运维人员；将采集运维信令和对应的传感器编号、位置发送到运维人员的智能终端；运维人员通过智能终端接收到采集运维信令及对应传感器编号、位置、型号后，对传感器进行运维处理。

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