一种自行功能机械臂的调度方法、系统及机械臂与流程

本发明涉及机械臂控制，具体为一种自行功能机械臂的调度方法、系统及机械臂。

背景技术：

1、自行式机械臂是一种能够在没有人工干预的情况下自主移动和操作的机械臂。它通常配备有传感器、控制器和驱动系统，使其能够感知周围环境、规划运动轨迹并执行各种操作任务，随着传感技术、控制技术和人工智能技术的发展，自行式机械臂将变得更加智能和灵活，并将在更多的领域得到应用，在医疗环境中机械臂能够很好带代替传统人工进行枯燥化的重复或者固定工作，其可靠性和安全性都较为突出，且在一些特殊需求场景中需要较高精度的机械臂才能辅助进行工作，现阶段很多的医疗系统中都要机械臂的应用，在此类复杂的场景中可能需要同时调度多台自行机械臂进行工作，为规范化自行机械臂的调度模式需要专门设计机械臂调度方法。

2、如公开号为cn113752247a公开了一种机械臂动态调度方法和装置，其能根据当前的机械臂调度方案，计算机械臂执行当前机械臂操作的释放时刻和各个锅的释放时刻；筛选出释放时刻最小的锅，从而从剩余的锅对应的各个菜品烹饪任务中筛选出重调度任务集合；以所述机械臂执行当前机械臂操作的释放时刻作为开始调度时刻，根据所述重调度任务集合和新增的菜品烹饪任务集合，重新计算机械臂调度方案。

3、上述技术能够在多任务下让单个机械臂进行有序地工作，但是其所使用的环境并不适合较长距离的机械臂调度，在多任务多机械臂的调度环境下较难保证每个机械臂之间的调度准确性，且其属于静态的机械臂调动实现规划好了调度路线，若需要机械臂的额外调动必须重新调整机械臂的运行参数，因此在多变的应用场景中其适用性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自行功能机械臂的调度方法、系统及机械臂，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自行功能机械臂的调度方法，包括设置一个或多个机械臂集合存放区，集合存放区存储若干组不同功能的机械臂，每个机械臂的存放位置为机械臂调度起点，设置多个操作区，操作区内设置有机械臂调度终点，所述调度起点和调度终点之间设置有多个调度线路；

3、建立调度中心，所述调度中心用于存储机械臂信息数据集、操作区信息数据集；

4、调度中心获取操作工单信息，所述工单信息包括预约工单和紧急工单，所述预约工单和紧急工单内容均包括需求机械臂、目标操作区调度终点坐标、需求时间段、优先级；

5、调度中心根据工单信息对集合存放区下发调度命令对目标机械臂进行调度，调度命令包括紧急命令和预约命令，机械臂按优先级执行避让方法在调度路线上进行行驶，执行紧急工单的机械臂赋予最高优先级；

6、所述操作区包括静态区、动态区和临时定义区满足不同工作需求；

7、所述静态区调度终点与调度起点的调度路线包括人工规划和自动规划中的一种；

8、所述动态区和临时定义区的调度终点与调度起点的调度路线为自动规划；

9、所述调度路线的自动规划方法包括：

10、步骤一：行驶区域设定，规定自行机械臂的行驶范围，行驶区域中设置有若干检测点对行驶中的机械臂进行位置校准；

11、步骤二：坐标点获取，获取调度终点与调度起点的坐标值；

12、步骤三：最优路线规划，根据两坐标点规划路程最短的调配线路，调配线路上经过若干检测点。

13、更进一步地，所述操作区的构建方法包括：

14、s1：获取工作范围平面信息，以工作范围内任意一点为原点构建工作范围基础坐标系；

15、s2：定义静态区，规定操作范围基础坐标系中的一个区域为静态区，静态区内设置有若干停泊点作为机械臂调度终点；

16、s3：定义动态区，规定操作范围基础坐标系中的一个区域为动态区域，动态区域内设置有单个机械臂调度终点和二级行驶线路，机械臂在二级行驶线路进行移动工作；

17、s4：临时定义区，调度中心获取工单信息还包括临时定义区坐标参数，后根据临时定义区坐标参数临时创建一个一次性临时定义区，临时定义区内设置有单个机械臂调度终点；

18、s5：规划障碍区，获取操作范围内的障碍物轮廓坐标，构建障碍区；

19、s6：定义调度路线区，以规划障碍区、静态区、动态区和临时定义区边缘外30—50cm为界限的剩余区域为行驶区域提供机械臂调度行驶的道路。

20、更进一步地，所述s4步骤中工单信息内存储有临时定义区生存时效，达到生存时效的临时定义区会转变为1—2小时的临时障碍区。

21、更进一步地，所述优先级执行避让方法包括普通避让方法，所述普通避让方法包括：

22、n1：获取机械臂调度路线和机械臂实时坐标信息；

23、n2：相遇判断，根据机械臂运行速度推算机械臂固定时间点的预计到达位置，当两个机械臂的预计到达位置出现重叠时则判断相遇；

24、n3：执行避让，行驶方向相反的情况下，远离调度起点的机械臂通过减速、回退让行另一机械臂，形式方向相同情况下，低速行驶的机械臂通过临时侧行避让的方式让行另一机械臂，并在让行结束后回归原位。

25、更进一步地，所述优先级执行避让方法还包括紧急避让方法，所述紧急避让方法包括：

26、m1：获取执行紧急工单机械臂的实时坐标和调度线路；

27、m2：临时限制，对与执行紧急工单机械臂的调度线路有路线重复的机械臂进行行动限制，待执行紧急工单机械臂驶过重复路段时解除限制；

28、m3：执行避让，已经处于执行紧急工单机械臂的调度线路的机械臂向前进方向侧面形式机械能让行，让行结束后重新驶回原路线。

29、更进一步地，所述步骤三中最优路线的规划方法包括：

30、q1：构建区域地图，二维化行驶区域；

31、q2：初级路线规划，利用算法、广度优先搜索算法和深度优先搜索算法中的一种以调度起点为路线起点，以调度终点为路线终点构建初级路线；

32、q3：最终路线规划，获取靠近初级路线的若干检测点作为途径点，并再次通过算法构建最终路线。

33、更进一步地，所述q2步骤中分别使用算法、广度优先搜 索算法和深度优先搜索算法进行初级路线规划，后选取距离最短的路线为初级路线。

34、更进一步地，所述机械臂信息数据集包括机械臂型号、机械臂状态、当前优先级、维保状态和基本参数信息，所述操作区信息数据集包括操作区坐标、操作区调度终点个数及坐标，操作人员信息和工作信息。

35、一种自行功能机械臂的调度系统，使用了上述的一种自行功能机械臂的调度方法。

36、一种机械臂，使用了上述的一种自行功能机械臂的调度方法。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、该自行功能机械臂的调度方法、系统及机械臂，以负载工作环境为背景能够同时进行多机械臂多任务的预约形式调度以及临时的紧急调度，从而满足各种需求环境，以独立的工单进行对应机械臂的位置调度，保证机械臂的调度准确性，依靠调度线路的自动规划以及优先级执行避让方法保证各个不同优先级机械臂在出现相遇情况的避让方式，从而使得机械臂能够有序地进行合理调度，保证整个系统运行的稳定性和执行的可靠性。

39、同时，区别于传统的固定位置的调度方式，在本方案中将操作区分为静态区、动态区和临时定义，静态区进行传统的固定停泊点的机械臂调度，动态区内建立二级路线让机械臂在动态区内进行有规划的移动，临时定义区能够通过工单临时的创建一个静态区或者动态区，从而使得整个调度方法更加的灵活，满足负载的工作情况，提高整个调度系统的拓展性和智能性。