一种故障机器人的任务接替方法及系统、存储介质与流程

本发明涉及自动导引车调度，尤其涉及一种基于agv调度系统的故障机器人的任务接替方法及系统、存储介质。

背景技术：

1、随着制造业与仓储物流的自动化升级，自动导引车（agv，automated guidedvehicle）与自主移动机器人（amr，autonomous mobile robot）被广泛应用于物料搬运、在制品周转与线边补给等场景。其中agv调度系统负责将上游业务系统下发的业务单据转化为机器人可执行的运单，并调度机器人依次执行运单中的各个步骤。

2、机器人在长期连续运行中不可避免地会出现软硬件故障、环境干扰或交互异常，导致当前执行的运单无法继续。现有技术中，机器人故障后的任务处置通常依赖运维人员在多个系统间手动操作：现场从故障机器人上搬离货物并将机器人移至安全区域，登录调度系统终止任务、释放占用资源，再前往上游业务系统修正异常订单状态，最后根据已完成进度重新拆分订单并手动下发给其他机器人。

3、部分调度系统虽然支持在机器人故障后查找空闲机器人接替执行任务，但接替任务通常作为一张全新的任务单重新下发，原任务的执行进度、业务关联不被保留。对于动作序列较长的任务，例如从多个库位依次取货再向多个工作站依次放货的任务，往往需要整单作废并重建，已完成的动作无法复用，导致恢复耗时长，影响产线节拍与设备利用率，且容易造成上下游业务数据的断裂。

4、此外，接替机器人的选择多由人工指定，或者按照最近距离等简单规则确定，未综合考虑接替机器人对原任务的执行约束与接替条件，可能出现接替机器人因车型、载荷、货物或路径条件不匹配而无法执行、路径绕行、挤占高优先级任务等问题，接替的合理性与整体调度效率难以保证。

5、综上，现有的机器人故障任务处置方式存在恢复过程复杂、任务上下文丢失、已完成进度无法复用、接替机器人选择不合理的问题，亟需一种能够保持任务上下文、由接替机器人无缝接续执行的故障机器人任务接替方案。

技术实现思路

1、为此，本发明的主要目的在于提供一种故障机器人的任务接替方法及系统、存储介质，以至少解决现有技术中机器人故障后任务接替需整单重建、已完成进度无法复用、恢复过程依赖人工跨系统处置、接替机器人选择不合理的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种故障机器人的任务接替方法。其步骤包括：

3、响应故障触发信号，获取故障机器人当前执行的运单的执行进度与载荷状态，以判定所述故障机器人是否已取货，并据此进行执行路径分流；

4、基于采用可行性约束过滤、多维度统一评分、全局匹配的递进式选车策略，从可用机器人集合中确定接替机器人，保留原运单业务上下文，将所述运单的剩余执行步骤序列拼接至所述接替机器人的任务队列，令其继承并接续执行所述剩余执行步骤序列；其中，所述剩余执行步骤序列中各步骤保持原步骤顺序，所述运单关联的上游业务单据标识与业务语义在接替过程中保持不变，原运输任务与接续运输任务通过换车事件建立关联。

5、在一种可选的实施方式中，所述执行路径分流包括：当判定所述故障机器人未取货时，进入作业前接替路径，终止所述故障机器人的在途任务执行，释放仅由所述故障机器人持有且接替流程不再需要的车辆专属资源和路径资源，保留原运单业务上下文，由所述接替机器人从所述运单的原起点或首个未完成步骤接续执行；当判定所述故障机器人已取货时，进入作业中接力路径，通过动态筛选的安全接力点或指定库位完成货物交接校验后，接续执行剩余任务。

6、在一种可选的实施方式中，所述安全接力点通过如下方式动态筛选：预先保存一个或多个候选安全接力点及其关联属性；故障发生后，按照当前接力方式确定各候选安全接力点对应的接力距离与预计转移时间，剔除接力距离或预计转移时间超出对应最大限值的候选安全接力点；对通过预筛选的候选安全接力点执行硬约束筛选，剔除存在不可执行条件情形的候选安全接力点；对通过硬约束筛选的候选安全接力点进行排序，确定与所述接替机器人对应的安全接力点。

7、在一种可选的实施方式中，所述可行性约束过滤的过滤维度包括：标签、分组、区域匹配，载荷容量匹配，货物标识一致性，楼层匹配，可拼接距离阈值校验；通过所有可行性约束的机器人进入候选集。

8、在一种可选的实施方式中，所述多维度统一评分包括：

9、计算所述运单自身的调度价值orderscore：

10、

11、其中，为运单优先级，为优先级权重，为运单等待分配时长，为等待时间权重；

12、计算进入候选集的机器人与运单的基础匹配价值mbase：

13、

14、其中，为机器人到运单执行位置的路径距离，为路径距离权重，为机器人空闲等待时长，为车辆等待时间权重；

15、在基础匹配价值上叠加连续作业奖励与跨楼层惩罚，得到综合匹配价值：

16、

17、其中未生效时取0，未生效时取0。

18、在一种可选的实施方式中，所述连续作业奖励为：当开启连续取放偏好且机器人最近任务类型与所述运单类型相同时，给予奖励值bconsec：

19、

20、其中，为最大奖励强度，为距离，为距离衰减尺度；所述跨楼层惩罚为：当开启同楼层优先配置且候选机器人与所述运单执行位置跨楼层时，施加固定惩罚值，即，否则。

21、在一种可选的实施方式中，所述全局匹配包括：每个调度轮次中，将待接替的所述运单按其调度价值从小到大排序，取前k个运单参与本轮匹配；计算进入候选集的各机器人与所选取运单的综合匹配价值，按综合匹配价值从小到大依次完成分配，满足一车至多一单或一任务序列的互斥约束。

22、在一种可选的实施方式中，将所述运单的剩余执行步骤序列拼接至所述接替机器人的任务队列接续执行的步骤包括：保持原运单的业务标识与内部步骤定义不变；若所述接替机器人存在未执行的原有任务，则将所述剩余执行步骤序列作为连续子序列优先执行，原有任务顺延至其后执行，所述剩余执行步骤序列不与原有任务的步骤交错。

23、在一种可选的实施方式中，所述方法还包括基于资源状态版本号机制的资源一致性管理：为相关资源维护关联其占用状态的资源状态版本号，换车流程启动时形成资源版本集合，在预占、转移或释放资源时携带预期版本号进行校验，版本不一致时仅撤销本次换车事件新增的资源预占；在货物交接结果确定后，将货物持有主体、故障机器人与接替机器人的载荷状态、相关资源占用状态及运单执行状态的变更形成同一提交批次，核验通过后释放所述故障机器人不再需要的资源。

24、在一种可选的实施方式中，所述方法还包括基于最近一致状态点的回滚：按照资源状态版本号、动作序列与任务提交序列倒序排查，选择序号最大的有效状态点作为最近一致状态点；当关键动作失败且物理状态与资源状态均未改变时，回退至所述最近一致状态点；关键动作的结果无法确定时，不执行自动回退也不释放相关资源，保持相关资源占用并进入结果待核验状态。

25、在一种可选的实施方式中，所述方法还包括上游业务对账步骤：换车流程启动时、货物归属变更前，生成换车前对账快照并向上游系统发送换车处理中状态；货物接力完成并校验通过后，生成换车后对账快照并向所述上游系统发送携带请求唯一标识与事件序号的对账请求；收到所述上游系统一致性确认前，换车流程处于待确认状态，所述接替机器人被允许导航至下一作业点，但被禁止执行改变库存位置或归属的取放操作；收到一致性确认后，标记换车流程最终完成。

26、为了实现上述目的，对应上述方法，根据本发明的第二个方面，还提供了一种故障机器人的任务接替系统，其包括：故障响应模块，用于响应故障触发信号，获取故障机器人当前执行的运单的执行进度与载荷状态；状态分流模块，用于根据所述执行进度与所述载荷状态判定所述故障机器人是否已取货，并据此分流为作业前接替路径与作业中接力路径；选车模块，用于基于可行性约束过滤、多维度统一评分、全局匹配的递进式选车策略，从可用机器人集合中确定接替机器人；任务拼接模块，用于保留原运单业务上下文，将所述运单的剩余执行步骤序列拼接至所述接替机器人的任务队列，控制所述接替机器人接续执行所述剩余执行步骤序列，其中各步骤保持原步骤顺序，上游业务单据标识与业务语义在接替过程中保持不变，原运输任务与接续运输任务通过换车事件建立关联。

27、为了实现上述目的，对应上述方法，根据本发明的第三个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面所述的方法。

28、通过本发明提供的该故障机器人的任务接替方法及系统、存储介质，能够在机器人发生故障时，保持原运单业务上下文，将故障运单的剩余执行步骤序列拼接至接替机器人的任务队列中接续执行，且接替过程中上游业务单据标识与业务语义保持不变，原运输任务与接续运输任务通过换车事件建立关联。由此，接替机器人接收的是原运单的剩余执行指令，而非脱离原上下文的新任务，上游业务系统无需撤单重建，已完成的动作进度得以复用，显著缩短了故障恢复时间，避免了长序列任务整单作废造成的业务中断，保障了业务连续性。

29、此外，通过判定故障机器人是否已取货并进行执行路径分流，未取货场景与已取货场景分别具有明确的接替路径，接替过程不因货物已装载而中断，提升了故障接替的完整性与适用范围。

30、同时，通过可行性约束过滤、多维度统一评分、全局匹配的递进式选车策略，本方案先排除不满足执行约束的机器人，再将订单紧急程度、到位距离、等待状态等多维度因素统一折算后进行全局分配，避免了仅凭最近距离或人工经验选择接替机器人导致的无法执行、路径绕行及挤占高优先级任务等问题，提高了接替的合理性与整体调度效率。