一种立体仓库巷道堆垛机协同存取与AGV对接调度方法与流程

本发明涉及自动化立体仓库物料搬运与仓储调度，尤其涉及一种立体仓库巷道堆垛机协同存取与agv对接调度方法。

背景技术：

1、立体仓库巷道堆垛机是沿巷道轨道水平行走、载货台垂直升降，完成托盘出入库搬运的设备。协同存取与agv对接调度指堆垛机一次复合循环同时完成入库与出库，自动导引车在巷道口完成托盘交接。现有技术采用固定时间表、先到先服务、分层调度和启发式分配，提升了出入库效率并缩短空驶距离。

2、然而，现有方法在出库缓存位极少、复合循环不可中断、agv到达时间波动时存在不足。后续复合循环任务配对影响当前出库托盘释放截止时间，agv实际取走时间受路径冲突与拥堵影响，零缓冲下难以严格匹配，易造成堆垛机等待和后续任务中断。多巷道共享agv时，多个巷道的释放截止时间集中在同一时段，传统分层调度难以协调任务配对与agv服务顺序，导致跨巷道阻塞。

3、因此，亟需研究面向极小缓存位与共享agv的联合调度方法，提升巷道口对接可靠性与运行效率。

技术实现思路

1、为了克服循环对接时间窗失配的缺点，本发明提供了一种立体仓库巷道堆垛机协同存取与agv对接调度方法。

2、本发明的技术实施方案为：一种立体仓库巷道堆垛机协同存取与agv对接调度方法，包括以下步骤：

3、s1：获取agv预测取走时间和下一轮复合循环的任务配对，建立单向反向因果关系，生成完成时间阶梯映射表；

4、s2：根据完成时间阶梯映射表，调整下一轮复合循环的任务配对或agv服务顺序，重新计算每条巷道的当前出库托盘的释放截止时间；

5、s3：根据各巷道当前出库托盘的释放截止时间与agv跨巷道行驶时间，识别截止时间簇，确定跳变程度和调整优先级评分；

6、s4：联合调整下一轮复合循环的任务配对与agv服务顺序，以每个截止时间簇内巷道数量不大于agv数量为约束，迭代至所有巷道的agv预测取走时间不晚于各自释放截止时间。

7、优选地，所述获取agv预测取走时间和下一轮复合循环的任务配对，建立单向反向因果关系，生成完成时间阶梯映射表，包括：

8、根据下一轮复合循环的任务配对中入库任务对应的货位坐标与出库任务对应的货位坐标，建立下一轮复合循环的任务配对与下一轮堆垛机回到巷道口完成时间之间的因果关系；

9、当因果关系中下一轮堆垛机回到巷道口完成时间决定当前出库托盘的释放截止时间时，将因果关系确定为单向反向因果关系。

10、优选地，所述将因果关系确定为单向反向因果关系，包括：

11、针对由当前待执行入库任务对应的入库货位坐标与当前待执行出库任务对应的出库货位坐标所构成的、经仓储管理系统允许调整的货位坐标集合内的全部货位坐标组合，逐一计算每个货位坐标组合对应的下一轮堆垛机回到巷道口完成时间，将下一轮堆垛机回到巷道口完成时间相同的货位坐标组合归入同一组，得到货位坐标组合组；将相邻两个货位坐标组合组之间的切换边界，确定为完成时间跳变边界；

12、建立货位坐标组合组与下一轮堆垛机回到巷道口完成时间离散值之间的完成时间阶梯映射表，并记录相邻货位坐标组合组之间的完成时间跳变边界。

13、优选地，所述根据完成时间阶梯映射表，调整下一轮复合循环的任务配对或agv服务顺序，重新计算每条巷道的当前出库托盘的释放截止时间，包括：

14、对每条巷道，根据下一轮复合循环的任务配对中的货位坐标组合，以及堆垛机水平运动速度、堆垛机垂直运动速度和货叉伸缩时间，计算该巷道的下一轮堆垛机回到巷道口完成时间，并根据单向反向因果关系，将该完成时间确定为该巷道当前出库托盘的释放截止时间；

15、当该巷道的agv预测取走时间晚于该巷道当前出库托盘的释放截止时间时，调整agv服务顺序，使该巷道的agv预测取走时间不晚于该巷道的释放截止时间；

16、若调整agv服务顺序后该巷道的agv预测取走时间仍晚于该巷道的释放截止时间，则在完成时间阶梯映射表中筛选出使下一轮复合循环开始时刻与下一轮堆垛机回到巷道口完成时间之和、不早于该巷道agv预测取走时间的完成时间离散值；

17、在筛选出的完成时间离散值所对应的货位坐标组合组中，选择货位坐标调整量最小的货位坐标组合，替换该巷道当前任务配对中的货位坐标组合；

18、替换后，重新计算每条巷道的下一轮堆垛机回到巷道口完成时间。

19、优选地，所述重新计算每条巷道的下一轮堆垛机回到巷道口完成时间，包括：

20、将下一轮堆垛机回到巷道口完成时间作为当前出库托盘的释放截止时间，汇总得到各巷道的释放截止时间。

21、优选地，所述根据各巷道当前出库托盘的释放截止时间与agv跨巷道行驶时间，识别截止时间簇，确定跳变程度和调整优先级评分，包括：

22、将每条巷道的当前出库托盘的释放截止时间按时间轴排列；从第一个释放截止时间开始，依次计算后续释放截止时间与当前截止时间簇内最早释放截止时间的时间差；当该时间差小于agv在一条巷道口与另一条巷道口之间行驶所需时间时，将后续释放截止时间对应的巷道归入当前截止时间簇；当该时间差不小于agv在一条巷道口与另一条巷道口之间行驶所需时间时，以该后续释放截止时间为起点建立新的截止时间簇；确定每个截止时间簇内的巷道数量；

23、对同一截止时间簇内的每条巷道，计算跨越一个完成时间跳变边界后下一轮堆垛机回到巷道口完成时间的变化量，将该变化量确定为该巷道的跳变程度；

24、对同一截止时间簇内的每条巷道，计算该巷道的释放截止时间至截止时间簇边界的目标时间差；从当前货位坐标组合组出发，沿调整方向逐个累加实际跨越的完成时间跳变边界对应的跳变量，直到累加值达到或超过目标时间差，累计次数作为需要跨越的完成时间跳变边界的数量。

25、优选地，所述累计次数作为需要跨越的完成时间跳变边界的数量，包括：

26、根据需要跨越的完成时间跳变边界的数量，确定从当前货位坐标位置跨过该数量的完成时间跳变边界所需经过的最小货位坐标调整量，并将该最小货位坐标调整量作为该巷道的调整优先级评分；

27、在第次任务配对调整后，若巷道离开原截止时间簇且未进入另一截止时间簇，则按公式更新；若调整后该巷道进入另一截止时间簇，或原截止时间簇内巷道数量不变，则按公式更新；设置下限≥0；其中为在完成时间阶梯映射表中，以当前货位坐标组合组为起点，沿使释放截止时间后移的方向，选取的满足完成时间变化量大于0且不大于同一截止时间簇内相邻释放截止时间最小间隔的一半的最小货位坐标调整量，为第任务配对调整后巷道的调整优先级评分，为第次任务配对调整后巷道的调整优先级评分；每次更新后，按更新后的调整优先级评分对同一截止时间簇内的巷道重新排序。

28、优选地，所述联合调整下一轮复合循环的任务配对与agv服务顺序，以每个截止时间簇内巷道数量不大于agv数量为约束，迭代至所有巷道的agv预测取走时间不晚于各自释放截止时间，包括：

29、对同一截止时间簇内调整优先级评分最小的巷道执行下一轮复合循环的任务配对调整；

30、每次任务配对调整后，重新执行s3；若调整后该巷道离开原截止时间簇且未进入另一截止时间簇，则确定为截止时间簇消除，并保留该次任务配对调整；若调整后该巷道离开原截止时间簇并进入另一截止时间簇，则确定为截止时间簇转移，并保留该次任务配对调整且对新的截止时间簇继续执行调整；

31、每调整一条巷道后，根据更新后的调整优先级评分重新排序，并重新选择同一截止时间簇内调整优先级评分最小的巷道执行下一次任务配对调整。

32、优选地，所述并重新选择同一截止时间簇内调整优先级评分最小的巷道执行下一次任务配对调整，包括：

33、在任务配对调整后，根据当前各巷道的释放截止时间，按释放截止时间从小到大的顺序，确定agv服务各巷道的顺序，并在每次指派后，当agv预计到达下一巷道口的时间晚于下一巷道的释放截止时间时，将下一巷道归入其释放截止时间所属的截止时间簇，并对该截止时间簇继续执行任务配对调整与agv服务顺序指派；

34、当同一截止时间簇内所有巷道均已调整且该截止时间簇内巷道数量仍大于agv数量时，调整agv服务顺序。

35、优选地，所述调整agv服务顺序，包括：

36、调整agv服务顺序后重新执行s3，若产生新的截止时间簇，则对新的截止时间簇执行前述任务配对调整与agv服务顺序指派；

37、若达到预设最大迭代次数仍未满足所有巷道的agv预测取走时间不晚于各自释放截止时间，则执行降级策略，输出候选调度方案并标记未满足条件的巷道；在重复执行过程中，若同一巷道连续调整次数超过同一截止时间簇内的巷道数量，则将该巷道的调整优先级评分增加或暂时移出当前截止时间簇的排序；若某次任务配对调整后原截止时间簇内巷道数量未减少且该巷道未进入另一截止时间簇，则回退该次任务配对调整。

38、有益效果：本发明通过建立下一轮复合循环任务配对与当前出库托盘释放截止时间的单向反向因果关系，生成完成时间阶梯映射表，并据此调整任务配对或agv服务顺序，有效克服了极小缓存位与复合循环不可中断条件下释放截止时间难以匹配的缺陷。进一步地，通过识别截止时间簇并量化跳变程度与调整优先级评分，以簇内巷道数量不大于agv数量为约束迭代调整任务配对与agv服务顺序，实现了多巷道共享agv条件下对接时间窗的动态协调。最终在提升巷道口对接可靠性的同时，显著降低了堆垛机等待与跨巷道阻塞风险，增强了自动化立体仓库出入库作业的连续性与运行效率。