多品种水果错峰采收智能调度方法及系统与流程

本申请涉及调度分析，尤其是涉及多品种水果错峰采收智能调度方法及系统。

背景技术：

1、多品种水果采收是果园生产中劳动强度较高且时效性较强的关键环节，采收顺序是否合理直接影响果实商品率、入库品质和后续分级效率。随着采收机器人在果园中的应用增加，机器人集群能够在较短时间内完成大范围作业，其中末端执行器承担抓取、夹持、旋拧和分离等核心动作，其工作稳定性直接关系到采收连续性和果实损伤率。因此，果实成熟窗口与机器人执行能力均是智能采收调度中不可忽视的重要因素。

2、在实际果园中，不同品种水果的成熟时间、空间分布和采收动作往往存在差异。例如，部分水果更依赖柔性夹持，部分水果更依赖扭转分离，不同动作会使气动元件、电驱元件承受不同形式的负荷。由此可见，多品种错峰采收不仅是果实成熟度层面的时间安排问题，还与机器人末端执行器在不同任务下的负荷变化存在潜在关联。若能合理协调果实成熟窗口、机器人当前位置、剩余电量以及不同执行器的负荷状态，将有助于提升集群采收过程的稳定性。

3、然而，现有采收调度方法通常以路径最短、任务完成率最高或单一区域作业效率为主要目标，较少关注机器人在长时间重复执行同一品种采收动作时产生的设备疲劳差异。对于同时采收多品种水果的场景，机器人可能被连续分配至同一作业区，导致某类末端执行器频繁受力，而另一类执行器处于低负荷状态。该类调度方式虽能在短时间内提高局部采收效率，却容易造成气动管路疲劳、舵机温升异常及突发停机等问题。同时，现有方法在跨区调度时多仅判断距离和电量，缺少对不同作业区成熟度、执行器负荷状态和任务交换代价的联合评估，使得多品种错峰采收过程中仍存在设备寿命消耗不均、任务切换不及时和集群协同效率下降的缺陷。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本申请提供多品种水果错峰采收智能调度方法及系统。

2、第一方面，本申请提供多品种水果错峰采收智能调度方法，包括以下步骤：

3、按采样时间获取目标机器人在第一品种作业区的气压波形序列、累计抓取周次、当前位置和当前剩余电量，获取协同机器人在第二品种作业区的舵机温度序列和当前位置，获取果园成熟度空间坐标地图；

4、由气压波形序列和累计抓取周次生成气动疲劳当量，由舵机温度序列生成热疲劳当量；

5、当气动疲劳当量达到第一诊断阈值时生成异品种切换触发信号；

6、响应异品种切换触发信号进入动态调度循环，动态调度循环包括：从果园成熟度空间坐标地图中提取第二品种作业区内成熟度满足采收条件且移动代价最小的最优成熟度节点坐标；根据目标机器人当前位置和最优成熟度节点坐标生成跨区移动路径并计算跨区转移能耗值；将跨区转移能耗值与当前剩余电量进行比对；

7、当当前剩余电量大于跨区转移能耗值时，输出包含跨区移动路径、最优成熟度节点坐标和气路释放字段的调度指令数据；

8、当当前剩余电量不大于跨区转移能耗值时，根据热疲劳当量达到第二诊断阈值的协同机器人当前位置计算双向转移能耗值，选取双向转移能耗值最小的协同机器人当前位置更新最优成熟度节点坐标，并返回跨区移动路径生成步骤，直至输出调度指令数据。

9、第二方面，本申请提供多品种水果错峰采收智能调度系统，包括：

10、数据采集模块，用于按采样时间获取目标机器人在第一品种作业区的气压波形序列、累计抓取周次、当前位置和当前剩余电量，获取协同机器人在第二品种作业区的舵机温度序列和当前位置，获取果园成熟度空间坐标地图；

11、数据处理模块，用于由气压波形序列和累计抓取周次生成气动疲劳当量，由舵机温度序列生成热疲劳当量；

12、信号生成模块，用于当气动疲劳当量达到第一诊断阈值时生成异品种切换触发信号；

13、调度循环模块，用于响应异品种切换触发信号进入动态调度循环，动态调度循环包括：从果园成熟度空间坐标地图中提取第二品种作业区内成熟度满足采收条件且移动代价最小的最优成熟度节点坐标；根据目标机器人当前位置和最优成熟度节点坐标生成跨区移动路径并计算跨区转移能耗值；将跨区转移能耗值与当前剩余电量进行比对；

14、调度指令模块，用于当当前剩余电量大于跨区转移能耗值时，输出包含跨区移动路径、最优成熟度节点坐标和气路释放字段的调度指令数据；

15、更新调度模块，用于当当前剩余电量不大于跨区转移能耗值时，根据热疲劳当量达到第二诊断阈值的协同机器人当前位置计算双向转移能耗值，选取双向转移能耗值最小的协同机器人当前位置更新最优成熟度节点坐标，并返回跨区移动路径生成步骤，直至输出调度指令数据。

16、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

17、1.本申请提供了多品种水果错峰采收智能调度方法，通过按采样时间同步获取目标机器人在第一品种作业区的气压波形序列、累计抓取周次、当前位置和当前剩余电量，并同步获取协同机器人在第二品种作业区的舵机温度序列、当前位置以及果园成熟度空间坐标地图，使机器人执行器状态、空间位置状态、电量状态和果实成熟状态被纳入同一调度数据链路中；在此基础上，由气压波形序列和累计抓取周次生成气动疲劳当量，由舵机温度序列生成热疲劳当量，并以气动疲劳当量达到第一诊断阈值作为异品种切换触发条件，使调度触发不再仅依赖任务数量、路径距离等外部因素，而是能够反映目标机器人在连续执行同一品种采收动作后产生的气动负荷累积，上述处理方式将采收任务调度与机器人末端执行器健康状态建立关联，有效避免了传统多品种采收中机器人长时间固定在单一作业区、导致气动元件疲劳加剧而调度系统仍继续分配同类任务的问题，从而提高采收过程的连续性和设备运行稳定性；

18、2.在异品种切换触发信号生成后进入动态调度循环，从果园成熟度空间坐标地图中提取第二品种作业区内成熟度满足采收条件且移动代价最小的最优成熟度节点坐标，并结合目标机器人当前位置生成跨区移动路径、计算跨区转移能耗值，再将跨区转移能耗值与当前剩余电量进行比对；当电量满足跨区转移需求时，输出同时包含跨区移动路径、最优成熟度节点坐标和气路释放字段的调度指令数据，使目标机器人在切换至第二品种作业区的过程中完成路径迁移、成熟果节点接续和气动侧负荷缓释的协同处理。若当前剩余电量不足以支撑跨区转移，则进一步利用热疲劳当量达到第二诊断阈值的协同机器人当前位置计算双向转移能耗值，并选取双向转移能耗值最小的协同机器人当前位置更新最优成熟度节点坐标后重新生成跨区移动路径。由此，成熟度筛选、能耗校验、气动疲劳释放和协同机器人热疲劳调换形成闭环联动，不仅减少无效跨区移动和低电量调度失败，还能在多品种错峰采收中平衡不同机器人之间的执行器负荷，使果实成熟窗口利用率、集群协同效率和机器人寿命管理均得到提升。

1.多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，按采样时间获取目标机器人在第一品种作业区的气压波形序列、累计抓取周次、当前位置和当前剩余电量，获取协同机器人在第二品种作业区的舵机温度序列和当前位置，获取果园成熟度空间坐标地图，包括：

3.根据权利要求2所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，由气压波形序列和累计抓取周次生成气动疲劳当量，由舵机温度序列生成热疲劳当量，包括：

4.根据权利要求1所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，当气动疲劳当量达到第一诊断阈值时生成异品种切换触发信号，包括：

5.根据权利要求4所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，从果园成熟度空间坐标地图中提取第二品种作业区内成熟度满足采收条件且移动代价最小的最优成熟度节点坐标，包括：

6.根据权利要求5所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，根据目标机器人当前位置和最优成熟度节点坐标生成跨区移动路径并计算跨区转移能耗值，包括：

7.根据权利要求6所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，根据热疲劳当量达到第二诊断阈值的协同机器人当前位置计算双向转移能耗值，包括：

8.根据权利要求7所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，选取双向转移能耗值最小的协同机器人当前位置更新最优成熟度节点坐标，包括：

9.根据权利要求1所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，输出包含跨区移动路径、最优成熟度节点坐标和气路释放字段的调度指令数据，包括：

10.根据权利要求9所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，形成调度指令数据之后，还包括：

11.多品种水果错峰采收智能调度系统，应用于上述权利要求1-10任意一项所述的多品种水果错峰采收智能调度方法，其特征在于，包括：