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申请/专利权人：东莞理工学院

摘要：本发明公开了基于动态优先级排队网络的机器人仓库周期时间估算方法，其步骤包括有：S1、建立机器人仓库系统坐标系；S2、计算自主搬运机器人从停留点行驶到目标货架的行驶时间；S3、计算自主搬运机器人从目标货架行驶到拣货墙的行驶时间；S4、计算自主搬运机器人的拣选时间；S5、基于近似平均值估算方法计算排队网络的吞吐率、自主搬运机器人将货箱运送至拣货墙前等待卸载的期望等待时间；S6、计算自动搬运机器人服务一个订单的总时间；S7、同步站稳态分析；S8、动态优先级队列的期望等待时间分析；S9、计算类别为k的订单的周期时间。通过上述步骤，本发明能够有效地用于评估机器人仓库系统中不同类型订单的周期时间。

主权项：1.基于动态优先级排队网络的机器人仓库周期时间估算方法，该基于动态优先级排队网络的机器人仓库周期时间估算方法应用于机器人仓库系统，机器人仓库系统包括有拣货墙、排列布置的货架、用于拣选搬运货箱的自主搬运机器人；自主搬运机器人包括有移动平台、装设于移动平台的升降机、装设于升降机驱动端的拣选机械手；其特征在于，该基于动态优先级排队网络的机器人仓库周期时间估算方法包括有以下步骤，具体的：S1、建立机器人仓库系统坐标系，自主搬运机器人停留点的坐标为xdp,ydp，目标货架的坐标为xtr,ytr，并通过坐标集合C来表示所有货架位置，具体的： 其中，nω＝1,2,…Nω，nl＝1,2,…,Nl，nωu＝1,2，nlu＝1,2,…5，nω表示机器人仓库系统中第nω列货架的位置，Nω表示机器人仓库系统中货架的列数，nl表示机器人仓库系统中第nl行货架的位置，Nl表示机器人仓库系统中货架的行数，nωu,nlu是货架中一个存储位置的相对坐标，Sa为机器人仓库系统中纵巷的宽度，Sc表示机器人仓库系统中横巷的宽度，Wu表示机器人仓库系统中货架上存储位置的宽度，Lu表示机器人仓库系统中货架上存储位置的长度，Wr表示机器人仓库系统中货架的宽度，Lr表示机器人仓库系统中货架的长度；由于自主搬运机器人只从拣货墙的前面通过，故忽略拣货墙的宽度，即拣货墙的坐标为S2、计算自主搬运机器人从停留点行驶到目标货架的行驶时间Tdp,tr，vr为自主搬运机器人的行驶速度；自主搬运机器人从停留点行驶到目标货架的行驶时间Tdp,tr的一阶矩为： 自主搬运机器人从停留点行驶到目标货架的行驶时间Tdp,tr的二阶矩为： S3、计算自主搬运机器人从目标货架行驶到拣货墙的行驶时间Ttr,pw的一阶矩为： 计算自主搬运机器人从目标货架行驶到拣货墙的行驶时间Ttr,pw的二阶矩为： 其中，自主搬运机器人从目标货架到拣货墙的行驶时间Ttr,pw等于自主搬运机器人从拣货墙到目标货架的行驶时间Tpw,tr；S4、计算自主搬运机器人的拣选时间：拣选时间tlr表示自主搬运机器人从目标货架上装载货箱或者将货箱卸载于目标货架上的时间，拣选时间tlp表示自主搬运机器人从拣货墙上装载货箱或者将货箱卸载于拣货墙上的时间；自主搬运机器人的升降机的升降速度用vl表示；当自主搬运机器人的拣选机械手到达目标高度时，拣选机械手横向装夹时间忽略不计；tlr的一阶矩为：tlr的二阶矩为：tlp的一阶矩为：tlp的二阶矩为：其中，Hr表示货架的高度，Hp表示拣货墙的高度；S5、基于近似平均值估算方法计算确定THN、Wbp，THN表示排队网络的吞吐率，Wbp表示自主搬运机器人将货箱运送至拣货墙前等待卸载的期望等待时间；当订单位于外部订单队列时则考虑动态优先级，而订单运输过程则遵循先到先服务的原则，即代表订单运输过程的半开排队网络的吞吐率THN、拣货墙前等待卸载的期望等待时间Wbp均与订单类别无关，故将不同类别的订单视为同一类别的订单，并将原始的多类别半开排队网络转化为一个单一类别的半开排队网络来评估THN和Wbp；结合THN并基于近似平均值估算方法确定自动搬运机器人数量n从1到N变化时网络吞吐率THCn，N表示机器人仓库系统中自主搬运机器人的数量，n＝1,2,…N；S6、计算自动搬运机器人服务一个订单的总时间Ttrans：Ttrans＝Tdp,tr+tlr+Ttr,pw+Wbp+tlp；S7、同步站稳态分析：使用半开排队网络的连续时间马尔可夫链模型来计算同步站的稳态，在连续时间马尔可夫链模型中，使用一元组变量z来定义状态空间变量，其中z＝i-j，i表示等待在订单队列中的订单数，j表示自主搬运机器人队列中可用的机器人数；i、j不能同时超过0，即如果i0，则j＝0；反之亦然，如果j0，则i＝0；整个机器人仓库系统中自主搬运机器人的总数为N，状态空间变量值为-N时表示有N台机器人可用，而i0时则表示订单队列中有等待订单，且所有自主搬运机器人都在忙碌中；网络的总到达率为λ＝λ1+λ2+…+λK，系统以速率λ从一个状态转移到另一个状态；当i≤N时，系统以速率THCi从状态X-N+i转移到状态X-N+i-1；当iN时，由于机器人的最大数量为N，从状态Xi到Xi-1的转移以速率THCN发生；πz表示连续时间马尔可夫链中状态z的稳态概率，则可以计算出任何状态的稳态概率，且稳态概率π-N、π0和πz分别为： S8、动态优先级队列的期望等待时间分析：由于具有不同的累积优先级率，不同类别的订单的期望等待时间并不相等，这就意味着具有较高累积优先级率的订单会比具有较低累积优先级率的订单等待时间较短；类别为k的订单从到达时刻开始以速率bk累积优先级，其中b1≥b2≥…≥bK≥0，K为订单的总类别数量；在排队网络的订单队列中，类别为k的订单在外部订单队列的期望平均等待时间 其中，ρ＝λTHCN，ρi＝λiTHCN，W0是服务中的订单的平均剩余服务时间，且W0＝1THCN；Mi是类别为i的订单的期望等待时间；S9、计算类别为k的订单的周期时间

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