一种物流机器人低电量自动回充与充电站资源锁定方法与流程

本发明属于物流机器人调度，具体涉及一种物流机器人低电量自动回充与充电站资源锁定方法及系统。

背景技术：

1、在仓储物流自动化场景中，移动机器人需要持续执行搬运、分拣、上架等作业任务。机器人由电池供电，续航能力受电池容量限制。当机器人在作业过程中电量耗尽时，将停机在工作通道中，阻塞后续机器人的通行路径，导致仓储作业中断，需要人工介入搬离并进行手动充电。

2、现有的机器人充电管理方式主要包括三种方案。

3、方案一采用人工观察调度方式。操作人员通过监控界面观察机器人电量指示灯或电量数值，在电量偏低时手动下发充电指令，调度机器人前往充电站。该方式依赖人员持续监控，响应滞后，尤其在多机器人同时运行的大型仓储场景中，人工无法高效跟踪每一台机器人的实时电量变化，容易遗漏低电量机器人。

4、方案二采用固定时间窗口批量充电方式。在班次间隙或预设时间段内，调度系统统一指令所有机器人返回充电站进行补电。该方式不区分各机器人的实际剩余电量，部分高负荷机器人在时间窗口到达前可能已因电量不足停机，而部分低负荷机器人电量依旧充足却被强制召回充电，造成充电资源的浪费。

5、方案三采用单阈值触发回充方式。系统为机器人设定一个固定的低电量阈值，当实时电量低于该阈值时立即中断当前任务并触发回充。该方式仅以电量阈值为唯一触发条件，不区分机器人是否正在执行搬运任务。在执行任务中途强制回充会导致货物散落、任务失败，且需要人工重新调度和恢复。此外，在多台机器人同时触及低电量阈值时，各机器人将同时竞争有限的充电站资源，由于缺乏资源锁定机制，可能出现多个机器人抢占同一充电桩的冲突场景，甚至引发调度死锁。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有物流机器人低电量回充管理中存在的触发条件单一导致任务中断与充电延迟无法兼顾、多机器人竞争充电站时缺乏资源锁定机制、以及缺乏分级预警与失联恢复联动的问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案包括以下核心机制。

3、双阈值分级预警与双条件触发回充机制。在机器人运动控制周期中持续获取实时电量数据和任务执行状态。设定第一阈值和第二阈值两个电量节点，其中第二阈值低于第一阈值。当实时电量降至第一阈值时生成低电量预警提醒并发送至调度系统，使调度人员或调度算法提前获知机器人电量状态，可在机器人完成当前任务后主动安排回充。当实时电量进一步降至第二阈值且任务执行状态为空闲状态时触发强制自动回充流程。双条件触发——电量低于第二阈值同时任务执行状态为空闲——避免了在机器人正在执行搬运或拣选任务时强制中断回充。

4、充电站资源池扫描与推荐列表生成。触发强制自动回充流程后，扫描充电站资源池，遍历各充电桩记录，筛选充电桩状态为空闲状态且通信心跳正常的充电桩。计算筛选出的充电桩与机器人当前位置之间的导航距离，按导航距离升序排列，生成可用充电桩推荐列表，使机器人优先选择距离最近的可用充电桩。

5、充电站资源原子锁定操作。从可用充电桩推荐列表中选定目标充电桩后，执行原子锁定操作。原子锁定通过乐观锁机制实现：读取目标充电桩的当前版本号，向充电站资源池发出带有条件更新的原子写入指令。该原子写入指令仅在充电桩的当前版本号与读取的版本号一致时执行成功，将充电桩状态从空闲状态原子切换为占用状态，并将当前机器人标识绑定至目标充电桩。若版本号不一致，表示其他机器人已抢先锁定了该充电桩，则判定为锁定冲突，重新扫描可用充电桩列表选取替代目标。锁定成功后，将机器人的导航目标坐标更新为目标充电桩的位置坐标，导航状态更新为回充行进状态，机器人开始向锁定充电桩导航。

6、充电站资源释放。在机器人充电完成或驶离充电桩后，执行资源释放操作，将充电桩状态恢复为空闲状态，解除机器人标识与充电桩的绑定关系，使充电桩重新进入可用资源池。

7、心跳健康监控与异常状态自动恢复。以预设心跳周期接收机器人的心跳上报信号，若连续超过5分钟未接收到心跳上报信号，则将机器人的通信状态标记为失联状态并向调度系统发送失联告警。在失联状态下触发异常状态自动恢复流程，尝试通过备用通信信道与机器人重建连接。若在预设恢复时长内重建连接成功，将通信状态从失联恢复为在线；若重建连接失败，自动生成工单通知运维人员介入处理。

8、维护类型与报警联动。机器人的维护计划数据包含维护类型字段，取值包括例行维护、修复维护、校准维护和巡检维护。当维护类型为修复维护且机器人触发强制自动回充流程时，同步生成修复工单，将机器人状态标记为待维修，实现回充事件与维护流程的自动化闭环。

9、本发明的有益效果在于：通过双阈值分级预警与双条件触发相结合，在第一阈值时仅生成预警提醒而不强制回充，在第二阈值且空闲状态时才触发强制回充，既避免了过早中断正在执行的任务，又确保了低电量机器人及时补电，兼顾了任务连续性和续航保障。通过充电站资源池扫描与导航距离排序推荐，机器人选择最优充电桩，减少空驶路径。通过基于乐观锁的原子锁定操作，在多机器人竞争场景下避免了充电桩抢占冲突，保证了资源分配的一致性和可靠性。通过心跳健康监控与失联自动恢复机制，在机器人通信异常时及时告警并尝试自动恢复，降低了因通信中断导致的机器人失控风险。通过维护类型与报警联动，将低电量回充事件与维护工单自动关联，形成了从电量监控到维护闭环的完整管理链路。

1.一种物流机器人低电量自动回充与充电站资源锁定方法，其特征在于，包括至少以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值为所述机器人的电池标称容量的20%，所述第二阈值为所述电池标称容量的15%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成可用充电桩推荐列表的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括心跳健康监控步骤：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一预设时长为5分钟。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括维护类型与报警联动步骤：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原子锁定操作通过以下方式实现：读取所述目标充电桩的当前版本号，向所述充电站资源池发出带有条件更新的原子写入指令，所述原子写入指令仅在所述充电桩的当前版本号与所述读取的当前版本号一致时执行成功，否则判定为锁定冲突并重新扫描可用充电桩。

8.一种物流机器人低电量自动回充与充电站资源锁定系统，其特征在于，包括：

9.一种物流机器人，其特征在于，包括权利要求8所述的系统。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，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权利要求1至7中任一项所述的方法。