本技术涉及智能制造系统技术领域,公开了一种多机器人协调合作系统的最优调度搜索方法,包括:根据多机器人协调合作系统的机器人资源使用情况和生产工艺工序构建多机器人协调合作系统的库所赋时Petri网模型;基于库所赋时Petri网模型构建最速激发策略下的状态图,该状态图保留了对应加工耗时最短的最优状态序列;结合Petri网的结构信息设计状态合并规则,将不属于最优状态序列的冗余状态剔除,缩减状态图的规模;通过全局搜索对状态图进行搜索可得到系统的最优调度方案。本发明构建了有效表征多机器人资源冲突关系及加工事件逻辑及时间关系的赋时Petri网模型,在此基础上构建并搜索含有最优加工事件序列的状态空间,从而求取最优调度策略。
背景技术
随着大数据、人工智能、工业互联等技术的发展,智能机器人被广泛应用于采购、生产、配送等智能制造系统的各个环节,但随着智能机器人参与程度的深入,其数量的增多势必引起系统状态急剧增加甚至产生状态爆炸现象,这给智能制造系统的优化调度带来了前所未有的挑战。此外,智能制造对系统的效率、柔性都提出了高要求,这就要求系统可以合理分配机器人等资源,并且柔性安排生产流程的具体环节,以达到生产作业时间最短的调度目标。
多机器人参与的智能制造系统中,不仅涉及到资源的分配和还涉及到生产过程的调度问题,这就需要能准确描述系统的并行、顺序、选择、冲突等事件关系,而Petri网作为一种形式化建模工具,不仅具有严密的数学表达,还有形象的图形化表征,可准确描述智能制造系统中各种事件之间的逻辑关系,此外考虑到事件的时间约束,这里采用变迁带时间信息的赋时Petri网来构建智能制造系统的建模语言。在此基础上,可进一步分析系统的有限状态空间表征方法,进而求解出最有加工事件序列。近年来,针对各类制造系统,提出了将赋时Petri网用于系统调度优化的方法,现有的基于Petri网和启发式搜索、贪心算法等搜索方法的调度策略研究(如中国发明专利CN118689172A、CN117421105A和CN117406684B)主要依赖于不带时间信息的可达图进行启发函数的时间,时间信息的忽视一方面增加了启发函数的设计难度;另一方面也导致启发函数或搜索策略的设计过度依赖于具体的系统结构,一旦系统的结构发生变化,搜索调度方法的效率很难得到保证。此外,资源之间的冲突关系的表征与约简方法、带有时间信息的状态空间表征和约简方法也没有明确给出,即多机器人系统的Petri网模型搭建和状态空间表征问题没有解决。
综上所述,现有方法不适用解决具有多机器人资源的智能制造系统的最优调度问题,难以满足此类系统的实际生产需求。
实现思路