详情

原文传递一种动态优化箱子码垛方法、信息数据处理终端

专利名称：	一种动态优化箱子码垛方法、信息数据处理终端
摘要：	本发明属于物流技术领域，公开了一种动态优化箱子码垛方法、信息数据处理终端；将托盘进行空间划分，对空隙信息表进行初始化；将箱子信息按照顺序放入到动态箱子队列中，建立/更新空隙信息表Gap_Table；寻找放置箱子的可用空隙：结合box尺寸，在Gap_Table表中找出所有能容纳该箱子的空隙并存储到Gap_Usable中；对Gap_Usable中的空隙进行优先排序，给出优先顺序；启发式动态规划箱子放置位置；换托盘。本发明在实现的过程中确保箱子数量和尺寸信息不完全约束、码垛次序约束和稳定性约束这三个约束，本发明采用完全支撑，保证整个垛保持稳定，不垮塌；本发明能适应实际的码垛场景，并且保证了良好的托盘空间利用率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	湖南视比特机器人有限公司
发明人：	黄金;施鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2018-11-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201811443840.X
公开号：	CN109665328A
代理机构：	重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	包晓静
分类号：	B65G61/00(2006.01);B;B65;B65G;B65G61
申请人地址：	410000 湖南省长沙市高新开发区岳麓西大道588号芯城科技园2栋1505室
主权项：	1.一种动态优化箱子码垛方法，其特征在于，所述的动态优化箱子码垛方法包括以下步骤：步骤一：将托盘进行空间划分，对空隙信息表进行初始化；步骤二：将箱子信息按照顺序放入到动态箱子队列中，建立/更新空隙信息表Gap_Table；步骤三：寻找放置箱子的可用空隙：结合box尺寸，在Gap_Table表中找出所有能容纳该箱子的空隙，并存储在Gap_Usable中；步骤四：对Gap_Usable中的空隙进行优先排序：对于即将放置的箱子box，尝试放置到Gap_Usable中的每个空隙中，每放入一个空隙，对放置后的效果进行评估，根据评估状况进行排序，给出优先顺序；步骤五：启发式动态规划箱子放置位置：将获取的传送带上的箱子信息按照机器人的可抓取顺序放到箱子动态队列中，机器人每次抓取的箱子是队列中的第一个箱子，每当机器人抓取箱子后，队列中删除第一个箱子信息，再从传送带上补充一个箱子进入队列最尾端；步骤六：换托盘：当托盘空间不能容纳任何箱子或当前的状况满足设定的换托盘条件时，发送指令，拉走当前托盘，换上新的空托盘。 2.如权利要求1所述的动态优化箱子码垛方法，其特征在于，所述步骤一中，当前托盘的所有可承载箱子的空隙信息，由于空隙要确保能承载箱子，就需要满足以下条件： (1)该空隙范围中，所有体素都未被占用； (2)该空隙范围必须有支撑，即空隙下方必须有托盘支撑或者有其他箱子表面支撑，确保码垛方法的稳定性约束。 3.如权利要求1所述的动态优化箱子码垛方法，其特征在于，所述在二维平面上找出所有独立的空隙信息的具体步骤为： (1)首先根据空间划分的体素被占用情况结合平面所在的Z坐标的下方是否有支撑计算出二维矩阵matrix，如果未被占用且有支撑，则该则该体素在matrix中的值设为1，否则为0； (2)初始化：m表示矩阵列数，n表示矩阵行数，left[n]记录当前空隙X方向最小值，初始化全为零，right[n]记录当前空隙X方向最大值，初始化全为n，height[n]记录当前空隙Y方向连续未被占用的体素个数，初始化全为零；cur_left＝0,cur_right＝n，记录当前left值和当前right值，i＝0，表示当前行； (3)遍历matrix中每一行，根据每一行中matrix的值，计算出对应每个点的height、left、right值； (4)根据height、left、right值，计算出空隙的范围； (5)如果计算出的空隙被空隙表Gap_Table中的空隙包含，或者包含空隙表Gap_Table中的任何一个空隙，进行相应的放弃和删除处理，如果不被包含且不包含已有空隙，则将计算出的空隙存入空隙表中； (6)重复步骤(3)至步骤(5)，直至遍历完每一行。 4.如权利要求1所述的动态优化箱子码垛方法，其特征在于，所述对于一个指定的箱子box，寻找可用空隙Gap_Usable的方法具体： (1)判断当前空隙的X维度是否大于box的X维度，如果是，进入步骤2，否则，进入步骤3； (2)判断当前空隙的Y维度是否大于box的Y维度，如果是，进入步骤5，否则进入步骤3； (3)判断当前空隙的X维度是否大于box的Y维度，如果是，进入步骤4，否则放弃当前空隙，判断下一个空隙； (4)判断当前空隙的Y维度是否大于box的X维度，如果是，进入步骤5，否则放弃当前空隙，判断下一个空隙； (5)判断当前空隙上所处的高度加上box的Z维度，是否超过托盘的最大高度，如果是，放弃当前空隙，判断下一空隙，否则进入步骤6； (6)将当前空隙存入到Gap_Usable表中，作为可用空隙。 5.如权利要求1所述的动态优化箱子码垛方法，其特征在于，所述对Gap_Usable中的空隙进行优先排序具体步骤为： (1)每次放入一个空隙，评估函数根据更新后的托盘空间情况进行评分； (2)然后再恢复到未放置box的状态，再将box放入到下一个空隙中进行评估，直至Gap_Usable中的每个空隙都进行了评估； (3)根据评估状况进行排序，并给出优先顺序。 6.如权利要求1所述的动态优化箱子码垛方法，其特征在于，所述步骤四中，评估的依据是放置后对托盘承载能力的影响。 7.如权利要求1所述的动态优化箱子码垛方法，其特征在于，所述步骤四中，评估函数具体为： (1)从Gap_Usable中取一个空隙，在此空隙中放入箱子后，更新空隙表；再判断录入的各种箱子类型是否能放入到更新后的空隙表，计算出能放入更新后的空隙表的箱子类型数目；用zero_num、one_num、two_num、…..all_num来记录能容纳箱子类型的数目，zero_num＝1表示该空隙不能放入任何一种类型的箱子，three_num＝1表示能容纳三种类型的箱子，all_num＝1表示能容纳所有类型的箱子； (2)将每个空隙的评估值evaluate_value进行计算，然后将所有evaluate_value进行累加，各个变量前的系数是通过实验得出的经验值 evaluate_value＝6all_num+4four_num+3three_num+2two_num+one_num-3*zero_num； (3)通过评估函数，计算出箱子放入每个待选空隙的评估值evaluate_value，按照累加后的评估值evaluate_value的大小顺序，将空隙信息存入到Gap_Order中。 8.如权利要求1所述的动态优化箱子码垛方法，其特征在于，所述步骤五中，动态队列中箱子的数目设置为5，规划的目标设置为： (1)尽可能多的让队列中的箱子放入到托盘中； (2)如果队列中所有的箱子都能够放入到托盘中，则比较各种方案中经过评估函数评估后最好的方案； (3)如果搜索的方案都不能放入所有箱子，则选取放入箱子数量最多的方案，并在这些方案中，选取经过评估函数评估后最好的方案。 9.如权利要求1所述的动态优化箱子码垛方法，其特征在于，所述步骤五中，动态规划箱子放置位置具体步骤为： (1)取出队列中第一个箱子box，计算出该箱子对应的Gap_Usable，并按照第四个步骤中的方法对Gap_Usable进行排序； (2)按顺序将box放入到Gap_Usable中的空隙中，对于每次放置，再依次取队列中的第2-5个箱子，放置箱子时，也评估对应的可用空隙，选取评估值最高的空隙放入； (3)遍历了所有Gap_Usable中的空隙并在随后放入动态箱子队列中的箱子后，在遍历的结果中，选取放入箱子最多的方案，并在这些方案中，最终选择最后一个箱子放入后评估值最高的方案；所述步骤六中，换托盘采用的换托盘策略为： (1)当放置一个箱子后，检查当前托盘的空隙情况，如果在剩余的空隙中，不能容纳下任何一个类型的箱子时，换托盘； (2)当前托盘能够容纳部分类型的箱子，但放弃抓取的箱子较多，且空间利用率达到一定条件时，表明当前的托盘已经码放了一定数量的箱子，而且放弃码放了部分箱子，换一个托盘进行码垛；所述步骤六中，如果当前抓取的箱子无法放入到托盘中，进行换托盘判断，换托盘的条件如下： (1)如果空间利用率超过0.7，且放弃抓取的箱子数量大于5； (2)如果空间利用率超过0.65，且放弃抓取的箱子数量大于6； (3)如果空间利用率超过0.6，且放弃抓取的箱子数量大于7； (4)放弃抓取的箱子数量大于8。 10.一种应用权利要求1～9任意一项所述动态优化箱子码垛方法的信息数据处理终端。
所属类别：	发明专利