車間作業(yè)移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)設計規(guī)范

1車間作業(yè)移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)設計規(guī)范本文件規(guī)定了車間作業(yè)移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)（以下簡稱“調(diào)度系統(tǒng)”）的術(shù)語和定義、縮略語、組成、分類、功能、設計原則、設計要求、運行維護要求、性能和技術(shù)指標以及檢驗和試驗方法等。本文件適用于面向車間作業(yè)的移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)，不適用于人機協(xié)作移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)、室外移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)、空中和水中的移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)以及特殊環(huán)境下的移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/TGB/TGB/T8567-200615532-200820721-2022計算機軟件文檔編制規(guī)范計算機軟件測試規(guī)范自動導引車通用技術(shù)條件GB/T38634.2-2020系統(tǒng)與軟件工程軟件測試第2部分：測試過程物流機器人移動機器人GB/T41402-2022物流機器人移動機器人3術(shù)語和定義GB/T42830-2023中3.1、3.2、3.1信息系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范詞匯3.3、3.5、3.6界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。移動機器人集群mobilerobotscluster3.2移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)mobilerobotsclusterschedulingsystem（MRCSS）協(xié)調(diào)和控制多臺移動機器人并行、有序、高效運行的智能控制系統(tǒng)。3.3調(diào)度軟件schedulingsoftware用于協(xié)調(diào)和控制多臺移動機器人協(xié)同完成車間運輸任務的應用軟件。3.42訂單order上層業(yè)務系統(tǒng)向調(diào)度系統(tǒng)下達需要執(zhí)行的業(yè)務數(shù)據(jù)。[來源：T/SSITS204-2023，術(shù)語和定義3.3]3.5任務task根據(jù)當前執(zhí)行訂單，允許工業(yè)應用移動機器人從當前位置開始運動的相關地圖資源及動作指令序列。[來源：T/SSITS204-2023，術(shù)語和定義3.4]3.6狀態(tài)status在工業(yè)應用移動機器人中，狀態(tài)是指車體位置狀態(tài)、運行狀態(tài)、任務狀態(tài)、電池狀態(tài)、異常事件狀態(tài)和設備數(shù)據(jù)等。[來源：T/SSITS204-2023，術(shù)語和定義3.5]3.7狀態(tài)碼statuscode用于表示移動機器人當前狀態(tài)的數(shù)字編碼。3.8地圖map為工業(yè)應用移動機器人做路徑規(guī)劃時所使用的場景數(shù)據(jù)，包含點、段、站等元素。[來源：T/SSITS204-2023，術(shù)語和定義3.2]3.9導航標記物deadlock用于幫助移動機器人進行定位和導航的特定標記。3.10多機編隊multi-robotformation為執(zhí)行多機協(xié)同的運輸任務，多臺移動機器人按照一定的結(jié)構(gòu)形式在三維空間內(nèi)形成的相對穩(wěn)定的隊形，并且編隊結(jié)構(gòu)能根據(jù)外部情況和任務需求進行動態(tài)調(diào)整。3.11機載robot-mounted移動機器人本體上搭載的軟硬件。3.12微基站microcell3微型化的基站，通常指在樓宇中或密集區(qū)安裝的小型基站。[來源：T/SSITS205-2023，術(shù)語和定義3.8]3.13上行up-link數(shù)據(jù)從被調(diào)度的移動機器人傳輸至調(diào)度系統(tǒng)的過程。3.14下行down-link數(shù)據(jù)從調(diào)度系統(tǒng)傳輸至被調(diào)度的移動機器人的過程。3.15上位系統(tǒng)uppersystem位于調(diào)度系統(tǒng)上層，向調(diào)度系統(tǒng)推送訂單或任務的工業(yè)控制系統(tǒng)或工業(yè)信息系統(tǒng)。3.16聯(lián)動設備relevantequipment通過I/O接口與移動機器人互聯(lián)，并實現(xiàn)信息共享、指令傳遞和任務協(xié)同的設備。3.17任務分配taskassignment在約束函數(shù)、效用函數(shù)和任務關聯(lián)函數(shù)的制約下，將各個任務分配給空閑移動機器人執(zhí)行的過程。3.18路徑規(guī)劃pathplanning調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)任務要求和環(huán)境約束，設計一條從起始點到目標點的連續(xù)避障運動路徑的過程。3.19交通管制trafficcontrol為以避免碰撞、減少擁堵和提高效率，基于一定的通行策略，對移動機器人的行駛進行限制和引導的方法。3.20阻塞obstruction移動機器人因密度過大而行駛緩慢或停駛的現(xiàn)象。3.21死鎖deadlock4多臺移動機器人因爭奪有限的資源而相互等待，導致各個任務都無法繼續(xù)向前推進的一種狀態(tài)。3.22效用函數(shù)utilityfunction反映調(diào)度系統(tǒng)綜合性能優(yōu)劣的加權(quán)函數(shù)，其權(quán)重根據(jù)目標偏好設定。3.23調(diào)度并發(fā)量concurrentquantityofscheduling同一時間內(nèi)，調(diào)度系統(tǒng)可同時控制的移動機器人最大臺數(shù)。3.24總存儲容量totalstoragecapacity調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)所有服務器能夠存儲的數(shù)據(jù)量的總和。3.25無線信號強度wirelesssignalstrength無線網(wǎng)絡信號的強弱程度。3.26作業(yè)面積coveringarea在調(diào)度系統(tǒng)的控制下，移動機器人集群可執(zhí)行任務的物理空間范圍。3.27位置控制精度positioncontrolaccuracy在調(diào)度系統(tǒng)控制下，移動機器人在工作環(huán)境中的實際位置與期望位置之間的偏差值。3.28數(shù)據(jù)傳輸RTTRTTofdatatransmission數(shù)據(jù)從發(fā)送端發(fā)出為起始，到發(fā)送端收到來自接收端的確認信息為止所經(jīng)歷的3.29響應時間responsetime3.30丟包率packetlossrate在數(shù)據(jù)傳輸過程中，丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)量占所發(fā)送數(shù)據(jù)包總數(shù)的比例。3.31容錯率faulttolerancerate調(diào)度系統(tǒng)能夠容許的移動機器人故障比率，可通過計算故障移動機器人臺數(shù)與受調(diào)度移動機器3.32任務執(zhí)行成功率taskexecutionsuccessrate4縮略語下列縮略語適用于本文件。2D：二維（Two-dimensional）3D：三維（Three-dimensional）5G：第五代移動通信技術(shù)（5thGenerationMobileCommunicationTechnology）A/D：模數(shù)轉(zhuǎn)換器（AnalogtoDigitalConverter）AGV：自動導引車（AutomatedGuidedVehicle）AI：人工智能（ArtificialIntelligence）AMR：自主移動機器人（AutonomousMobileRobot）AP：接入點（AccessPoint）APS：先進規(guī)劃與排程系統(tǒng)（AdvancedPlanningandSchedulingSystem）API：應用程序編程接口（ApplicationProgrammingInterface）ARP：地址解析協(xié)議（AddressResolutionProtocol）BIM：建筑信息模型（BuildingInformationModeling）C/S：客戶端/服務器（Client/Server）CPS：信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem）ERP：企業(yè)資源計劃（EnterpriseResourcePlanning）FMS：柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem）HMI：人機界面（HumanMachineInterface）HTTPS：超文本傳輸安全協(xié)議（HypertextTransferProtocolSecure）I/O：輸入/輸出接口（Input/Output）ID：身份（Identity）IP：網(wǎng)際互連協(xié)議（InternetProtocol）IMR：工業(yè)應用移動機器人（IndustrialMobileRobot）JSON：JS對象簡譜（JavaScriptObjectNotation）LAN：局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork）LPWAN：低功率廣域網(wǎng)絡（Low-PowerWide-AreaNetwork）MAS：多智能體系統(tǒng)（Multi-AgentSystem）MES：制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem）MR：移動機器人（MobileRobot）MQTT：消息隊列遙測傳輸（MessageQueuingTelemetryTransport）NP：非確定多項式（Non-deterministicPolynomial）PRM：概率路線圖（ProbabilisticRoadMap）6RRT：快速搜索隨機樹（Rapidly-exploringRandomTree）RTT：往返時間（Round-TripTime）SaaS：軟件即服務（SoftwareasaService）SDK：軟件開發(fā)工具包（SoftwareDevelopmentKit）TCP/IP：傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）UDP：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UserDatagramProtocol）UWB：超寬帶（Ultra-WideBand）Wi-Fi：無線保真（WirelessFidelity）WCS：倉庫控制系統(tǒng)（WarehouseControlSystem）WMS：倉庫管理系統(tǒng)(WarehouseManagementSystem)XML：可擴展標記語言（ExtensibleMarkupLanguage）5組成、分類、功能5.1結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，調(diào)度系統(tǒng)為層次型結(jié)構(gòu)，由上至下可分為五層：應用層、調(diào)度層、通信層、執(zhí)行層、感知層。圖1移動機器人集群調(diào)度系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7a）應用層：接收和處理來自用戶或上位系統(tǒng)推送的訂單或任務請求，監(jiān)控訂單或任務的執(zhí)行狀態(tài)，包括圖形用戶界面、上位系統(tǒng)等；b）調(diào)度層：根據(jù)訂單或任務請求對移動機器人的運行進行調(diào)度和管理，包括調(diào)度軟件、調(diào)度服務器和數(shù)據(jù)服務器等；c）通信層：負責調(diào)度系統(tǒng)與應用層的有線通信以及調(diào)度系統(tǒng)與移動機器人的無線通信，包括微基站、交換機、路由器、集線器、無線AP等通信設備以及各種通信協(xié)議。d）執(zhí)行層：執(zhí)行通信層下發(fā)的控制指令，包括移動機器人本體和聯(lián)動設備等；e）感知層：通過機載傳感器采集移動機器人狀態(tài)數(shù)據(jù)和車間環(huán)境數(shù)據(jù)，包括移動機器人機載傳感器、環(huán)境參數(shù)采集傳感器、監(jiān)控相機等。調(diào)度系統(tǒng)的實際拓撲結(jié)構(gòu)應根據(jù)應用場景、任務需求以及移動機器人類型的不同靈活配置。調(diào)度系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)示例見附錄A。5.2類型劃分根據(jù)不同的分類方法，調(diào)度系統(tǒng)的類型可分為：a)按服務模式劃分為：SaaS化調(diào)度系統(tǒng)和本地調(diào)度系統(tǒng)；b)按空間形式劃分為：平面（2D）調(diào)度系統(tǒng)和立體（3D）調(diào)度系統(tǒng)；c)按運行模式劃分為：無人化調(diào)度系統(tǒng)、人機協(xié)作調(diào)度系統(tǒng)和人工調(diào)度系統(tǒng)；d)按工作節(jié)拍劃分為：固定節(jié)拍調(diào)度系統(tǒng)、變節(jié)拍調(diào)度系統(tǒng)和無節(jié)拍調(diào)度系統(tǒng)；e)按行駛路徑劃分為：物理軌道調(diào)度系統(tǒng)、虛擬軌道調(diào)度系統(tǒng)和無軌道調(diào)度系統(tǒng)；f)按調(diào)度方式劃分為：集中式調(diào)度系統(tǒng)、分布式調(diào)度系統(tǒng)和混合式調(diào)度系統(tǒng)；g)按調(diào)度規(guī)模劃分為：小型調(diào)度系統(tǒng)、中型調(diào)度系統(tǒng)、大型調(diào)度系統(tǒng)、超大型調(diào)度系統(tǒng)；h)按兼容程度劃分為：通用型調(diào)度系統(tǒng)和專用型調(diào)度系統(tǒng)；i)按應用領域劃分為：倉儲物流調(diào)度系統(tǒng)和生產(chǎn)線調(diào)度系統(tǒng)。5.3主要功能5.3.1多模式運行a)命令行模式：用戶通過鍵入命令和數(shù)據(jù)控制調(diào)度系統(tǒng)執(zhí)行單步操作；b)批處理模式：調(diào)度系統(tǒng)讀取用戶輸入的批處理腳本自動批量地執(zhí)行任務；c)交互界面模式：用戶通過圖形化界面操控調(diào)度系統(tǒng)的運行；d)上位系統(tǒng)模式：調(diào)度系統(tǒng)將自身控制權(quán)限交由上位系統(tǒng)，由上位系統(tǒng)控制其運行。5.3.2參數(shù)設置a)地圖參數(shù)設置：設置地圖上的運行區(qū)、充電區(qū)、緩存區(qū)、障礙物、路網(wǎng)、虛擬軌道、節(jié)點、站點、停泊點等；b)任務參數(shù)設置：設置任務優(yōu)先級、起始工位、目標工位、起止時間等；c)機器人參數(shù)設置：設置機器人的IP地址、位置、速度、加速度、朝向等；d)系統(tǒng)運行參數(shù)設置：設置運行節(jié)拍、運行時間等。5.3.3智能調(diào)度基于智能算法對移動機器人集群進行任務分配、路徑規(guī)劃和交通管制，使移動機器人集群安全、有序、高效地運行。5.3.4信息管理8a)用戶管理：對用戶信息、人員角色、操作權(quán)限等進行管理；b)機器人管理：對機器人IP地址、機器人狀態(tài)、機器人軌跡等進行管理；c)地圖管理：對地圖創(chuàng)建、地圖導入、地圖編輯、地圖列表、地圖顯示、地圖導出、地圖保存等進行管理；d)訂單管理：對訂單新建、訂單導入、訂單列表、訂單狀態(tài)、訂單優(yōu)先級、訂單修改、訂單刪除、訂單開始時間、訂單完成時間、訂單完成進度等進行管理；e)任務管理：對任務新建、任務導入、任務列表、任務狀態(tài)、任務優(yōu)先級、任務修改、任務刪除、任務開始時間、任務完成時間、任務完成進度等進行管理；f)日志管理：對用戶操作日志、設備運行日志、軟件運行日志、異常和故障日志等進行管理。5.3.5信息融合a)單機信息融合：移動機器人對其自身傳感器采集到的多源異構(gòu)信息進行融合，以準確、全面地獲取自身狀態(tài)以及環(huán)境參數(shù)。b)多機信息融合：多臺移動機器人之間共享和整合各自獲取的局部信息，實現(xiàn)更大場景、更高維度的信息融合，以更好地適應復雜環(huán)境，主要包括多機協(xié)同建圖、多機協(xié)同定位、多機自組網(wǎng)通信等。5.3.6信息查詢調(diào)度系統(tǒng)應提供以下信息查詢功能：a)環(huán)境參數(shù)查詢：可查詢溫度、濕度、大氣壓、光照等環(huán)境參數(shù)；b)地圖信息查詢：可查詢地圖上的運行區(qū)、充電區(qū)、緩存區(qū)、障礙物、路網(wǎng)、虛擬軌道、節(jié)點、站點、停泊點等；c)機器人信息查詢：可查詢移動機器人的位姿、速度、加速度、朝向、負載、電池電量、行駛里程、運行時間、運行軌跡、異常和故障等；d)訂單和任務信息查詢：可查詢訂單數(shù)量、任務數(shù)量、訂單開始時間、任務開始時間、訂單完成時間、任務完成時間、訂單完成進度、任務完成進度等；e)系統(tǒng)信息查詢：可查詢硬件配置、硬件狀態(tài)、軟件版本、軟件狀態(tài)、系統(tǒng)用戶、用戶狀態(tài)、I/O端口狀態(tài)、異常和故障、總行駛里程、總能耗、總運行時間、匯總報表、系統(tǒng)日志等。5.3.7實時監(jiān)控a)環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控：實時監(jiān)控車間的溫度、濕度、大氣壓、光照等環(huán)境參數(shù)；b)機器人狀態(tài)監(jiān)控：實時監(jiān)控移動機器人的位置、速度、加速度、朝向、負載、電池電量、行駛里程、運行時間、運行軌跡、異常和故障等；c)訂單和任務狀態(tài)監(jiān)控：實時監(jiān)控訂單和任務的執(zhí)行進度，包括已完成的步驟和剩余步驟；d)通信和連接狀態(tài)監(jiān)控：實時監(jiān)控移動機器人、聯(lián)動設備、調(diào)度系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡連接狀態(tài)；e)視頻監(jiān)控：通過機器人機載相機或場地上方固定相機獲取現(xiàn)場實時監(jiān)控視頻；f)異常和故障監(jiān)控：對于異常事件和故障，實時生成警報信息，給出對應的錯誤代碼，并通知運維人員進行檢查和處理。5.3.8狀態(tài)記憶a)位姿記憶：調(diào)度系統(tǒng)自動記憶移動機器人在環(huán)境中的位姿，當系統(tǒng)恢復后，移動機器人可快速重定位到上次位姿；9軌跡記憶：調(diào)度系統(tǒng)自b)動記憶移動機器人走過的路徑，當系統(tǒng)恢復后，移動機器人可繼續(xù)沿上次路徑繼續(xù)行駛；任務記憶：調(diào)度系統(tǒng)自動記憶任務中斷數(shù)據(jù)，當系統(tǒng)恢復后，被中斷的任務可從斷點處繼續(xù)執(zhí)連接記憶：調(diào)度系統(tǒng)自動記憶硬件設備的網(wǎng)絡連接狀態(tài)，當系統(tǒng)恢復后，硬件設備可快速重新d)聯(lián)網(wǎng)。5.3.9自動充電移動機器人在電量不足時，能夠自動尋找充電樁進行對接充電，全程無需人工干預。5.3.10系統(tǒng)安全應符合本文件中6.6的各項規(guī)定。5.3.11數(shù)據(jù)對接a)系統(tǒng)與系統(tǒng)的對接：調(diào)度系統(tǒng)可與上位系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)對接，如APS、MES、ERP、WCS、WMS等；b)系統(tǒng)內(nèi)部設備之間的對接：調(diào)度系統(tǒng)中，各臺移動機器人之間以及移動機器人與聯(lián)動設備之間可通過I/O接口進行數(shù)據(jù)對接。5.3.12二次開發(fā)調(diào)度系統(tǒng)應向用戶提供API或SDK，允許用戶通過編寫代碼的方式對調(diào)度系統(tǒng)進行個性化功能定制、流程定制和界面定制等，以擴展現(xiàn)有調(diào)度系統(tǒng)的功能。二次開發(fā)方式至少應包括以下兩者之一：a)高級語言二次開發(fā)：調(diào)度系統(tǒng)應允許專業(yè)程序設計人員利用C++、C#、Java等面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言進行二次開發(fā)；b)低代碼二次開發(fā)：調(diào)度系統(tǒng)應允許非專業(yè)程序設計人員通過圖形化操作方式（如模塊拖拽、堆積木、手動連線等）進行低代碼二次開發(fā)。6設計原則6.1兼容性通用型調(diào)度系統(tǒng)應兼容多種可能情況：a)兼容多種行業(yè)領域，如汽車、3C、新能源、快遞、醫(yī)藥、食品等；b)兼容多種智能制造場景，如搬運、分揀、配送、倉儲等；c)兼容多種輪式IMR進行混合調(diào)度，如AGV、AMR、智能叉車等；d)兼容多種移動機器人導航方式，如磁導航、激光導航、視覺導航、慣性導航、二維碼導航等；e)兼容多種無線通信方式，如5G、Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、UWB、LPWAN等；f)兼容多種標準I/O接口，便于進行上位調(diào)用和底層接入；g)兼容常見操作系統(tǒng)，如Windows、Linux、Android等；h)兼容主流高級程序設計語言，如C++、C#、Java等。6.2并發(fā)性調(diào)度系統(tǒng)可以同時調(diào)度并管理多臺移動機器人并發(fā)作業(yè)，小型調(diào)度系統(tǒng)可同時調(diào)度的移動機器人數(shù)量為2～10臺，中型調(diào)度系統(tǒng)可同時調(diào)度的移動機器人數(shù)量為11～100臺，大型調(diào)度系統(tǒng)可同時調(diào)度的移動機器人數(shù)量為101～1000臺，超大型調(diào)度系統(tǒng)可同時調(diào)度的移動機器人數(shù)量為1001臺及以上。6.3實時性調(diào)度系統(tǒng)對外部事件或請求能夠快速響應：a）選用低延遲的通信設備，優(yōu)化調(diào)度策略，降低算法時間復雜度；b）根據(jù)任務的緊急程度，設置任務的優(yōu)先級，優(yōu)先級高的任務先執(zhí)行；c）對于強實時性場景，使用實時操作系統(tǒng)。6.4擴展性未來需求變化時，調(diào)度系統(tǒng)應能夠靈活地進行功能擴展，而不必對整個系統(tǒng)進行重建：a)制定統(tǒng)一的接口規(guī)范、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、交互方式、通信方式、通信協(xié)議，為軟硬件模塊擴展提供統(tǒng)一標準；b)硬件應采用插件化設計和模塊化設計，可方便地進行存儲空間、外圍設備、I/O端口等的擴展；c)調(diào)度軟件應采用開放式架構(gòu)和模塊化設計，可方便地進行軟件模塊擴展、系統(tǒng)版本升級、系統(tǒng)漏洞打補丁等。6.5可靠性調(diào)度系統(tǒng)可長時間無故障運行，總體可靠性應趨近100%：a)調(diào)度系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，可長時間運行于車間作業(yè)場景；b)調(diào)度系統(tǒng)硬件預期使用壽命應覆蓋調(diào)度系統(tǒng)全生命周期；c)調(diào)度系統(tǒng)軟件運行穩(wěn)定，不得出現(xiàn)崩潰、宕機、死循環(huán)、數(shù)據(jù)溢出等故障。6.6安全性調(diào)度系統(tǒng)應由經(jīng)過專門培訓的人員進行操作，使用過程中杜絕發(fā)生安全事故，總體安全性趨近100%：a)對于無人化調(diào)度系統(tǒng)，應在移動機器人運行區(qū)域之外設置邊界圍欄或安全光幕；b)移動機器人應設定安全距離，防止移動機器人運行過程中與聯(lián)動設備、邊界圍欄等發(fā)生機械碰撞；c)采取物理防護和固件安全措施，阻止未經(jīng)授權(quán)的人員對硬件進行非法操作；d)移動機器人及聯(lián)動設備的運行應始終處于規(guī)定的使用環(huán)境和技術(shù)要求之內(nèi)，不允許帶故障運行；e)不要觸摸通電狀態(tài)下的設備，以免發(fā)生觸電危險；f)應設置有機械式、電氣式、界面式等急停裝置，在意外狀況下，可使用手動急停裝置或自動調(diào)用智能算法等方式停止全部移動機器人及聯(lián)動設備的運行；g)當操作、編程、數(shù)據(jù)輸入錯誤時，不應產(chǎn)生誤動作導致的設備損壞、人員傷害；h)通過攻擊檢測、數(shù)據(jù)加密、身份驗證、權(quán)限管理、訪問控制、安全通道、代碼混淆等多重機制保證軟件運行安全和數(shù)據(jù)傳輸安全；i)對軟件使用過程中發(fā)現(xiàn)的安全漏洞等應及時進行識別、分析和打補?。籮)有關安全性的相關參數(shù)應設置更改權(quán)限，普通用戶不可修改；k)《調(diào)度系統(tǒng)操作規(guī)程》、警示標識等應張貼在顯眼位置，并保持其牢固、清晰和耐久。6.7易用性調(diào)度系統(tǒng)應滿足易用性要求，給用戶帶來高效、健康和舒適的操作體驗：a)操作臺和用戶界面的設計應符合人機工程學原理，用戶的交互式體驗良好；b)操作臺和用戶界面應功能層次清晰、操作流程簡單，便于操作人員使用。6.8容錯性調(diào)度系統(tǒng)在遇到局部異常、錯誤和故障時，具有保持正常運行并成功完成任務的能力：a)在調(diào)度軟件中引入異常檢測、錯誤糾正、故障隔離、算法重組、參數(shù)調(diào)整、數(shù)據(jù)恢復等機制，當調(diào)度系統(tǒng)出現(xiàn)局部異常、錯誤和故障時，調(diào)度軟件可以自動整合調(diào)度系統(tǒng)的完好部分正常運b)配備冗余的備用電源、備用服務器、備用通信網(wǎng)絡、備用移動機器人等設備，當調(diào)度系統(tǒng)出現(xiàn)局部異常、錯誤和故障時，調(diào)度系統(tǒng)可以自動切換到備用設備。7設計要求7.1設備配置7.1.1計算機設備計算機設備涉及多種服務器，包括調(diào)度服務器、數(shù)據(jù)服務器、云服務器等。服務器的主頻、內(nèi)存容量、硬盤容量、I/O接口的配置應根據(jù)實際要求確定并留有一定的余量。a)調(diào)度服務器：調(diào)度服務器是調(diào)度系統(tǒng)的核心，負責接收并處理來自客戶或上位系統(tǒng)的訂單和任務請求，對移動機器人進行任務分配、路徑規(guī)劃、交通管制和實時監(jiān)控；b)數(shù)據(jù)服務器：數(shù)據(jù)服務器用于存儲和管理調(diào)度系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)、文件，確保數(shù)據(jù)和文件的安全性、完整性和一致性，并提供高效的數(shù)據(jù)查詢和更新能力；c)云服務器：云服務器提供靈活、高效且安全的計算服務。對于大型和超大型調(diào)度系統(tǒng)，可根據(jù)需要配置多臺云服務器用于高速計算。7.1.2通信設備通信網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡主要包括：a)專用有線LAN：調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的計算機設備之間，通過雙絞線、同軸電纜或光纖等傳輸介質(zhì)連接為專用有線LAN。專用有線LAN的拓撲結(jié)構(gòu)可根據(jù)情況采用總線型、環(huán)形、星形、樹形或網(wǎng)狀b)專用無線LAN：調(diào)度系統(tǒng)和移動機器人之間采用專用無線LAN進行通信。根據(jù)調(diào)度系統(tǒng)的作業(yè)面積、數(shù)據(jù)吞吐量等的不同，可選用一種蜂窩式或非蜂窩式無線通信方式（如5G、Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、UWB、LPWAN等）。對于干擾、弱網(wǎng)、斷網(wǎng)等不良通信狀況應有相應的處置措施。通信協(xié)議對應于計算機網(wǎng)絡的四層參考模型，各層可采用的協(xié)議如下：a)應用層可采用HTTPS、MQTT、VDA5050等協(xié)議；b)傳輸層可采用TCP、UDP等協(xié)議；c)網(wǎng)絡層采用IP（IPv4或IPv6）協(xié)議；d)網(wǎng)絡接口層可采用Ethernet、Wi-Fi、ARP等協(xié)議。調(diào)度系統(tǒng)報文格式見附錄B。通信設備通信設備主要包括微基站、交換機、網(wǎng)關、路由器、集線器、無線AP等。應根據(jù)通信網(wǎng)絡、通信協(xié)議、覆蓋范圍、網(wǎng)絡帶寬等要求，選用相應的高速率、低時延、高可靠性的工業(yè)級通信設備，通信設備的技術(shù)參數(shù)應滿足支撐移動機器人集群正常作業(yè)的通信質(zhì)量要求。7.1.3移動機器人移動機器人應符合GB/T20721-2022的要求，并具有以下特征：a)機器人類型：應為AGV（潛伏式、牽引式、頂升式、滾筒式、傳送帶式等）、AMR、智能叉車（堆垛式、地牛式等）、復合機器人等輪式IMR；b)機器人配置：移動機器人須配備滿足使用要求的非接觸式導航裝置、自主避障裝置、自動充電裝置、無線通信裝置、數(shù)據(jù)采集裝置等；c)機器人性能：移動機器人的各項性能指標應滿足使用要求；d)機器人數(shù)量：移動機器人配備數(shù)量按照生產(chǎn)效率或節(jié)拍要求計算，并按移動機器人總臺數(shù)2%～5%的比例配備一定數(shù)量的備份機。7.1.4電源電源應滿足以下要求：a)電源輸出應穩(wěn)定、可靠，具有過壓、欠壓、過流、過載等保護功能；b)電源輸出電壓應避免突變，電源線電壓波動<10%；c)電源具有一定的功率裕量，以應對未來可能的擴展和升級；d)電源設計應符合相關的安全標準和規(guī)范，并制定防水、防火、防雷擊措施。7.1.5其他設備其他設備主要包括：a)聯(lián)動設備：如加工設備、上下料設備、遙控手柄、呼叫器、升降機、電梯、RFID讀寫器、二維碼讀碼器、條形碼讀碼器等；b)輔助設備：如監(jiān)控相機、環(huán)境參數(shù)采集傳感器、邊界圍欄、安全光幕、電子看板、照明系統(tǒng)等。7.2軟件配置7.2.1操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)應滿足以下要求：a)服務器操作系統(tǒng)安裝于服務器內(nèi)，可選用WindowsServer、Linux、Unix等；b)機器人操作系統(tǒng)安裝于移動機器人的工控機或嵌入式系統(tǒng)內(nèi)，可選用Linux、ROS、Android、Windows等。7.2.2Web服務器軟件在服務器內(nèi)安裝Web服務器軟件，可選用Apache、Nginx、MicrosoftIIS等。7.2.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)服務器內(nèi)安裝數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用于存儲調(diào)度系統(tǒng)的實時運行數(shù)據(jù)和歷史運行數(shù)據(jù)，可選用MySQL、SQLServer、OracleDatabase等。數(shù)據(jù)庫中應建立和保存系統(tǒng)配置表、用戶信息表、地圖信息表、機器人信息表、訂單信息表、任務信息表、任務分配表、任務序列表、I/O端口狀態(tài)表、調(diào)度日志表等數(shù)據(jù)表。7.2.4安全軟件為免受惡意攻擊和防止數(shù)據(jù)泄漏，應在調(diào)度服務器、數(shù)據(jù)服務器和移動機器人內(nèi)分別安裝安全軟件，如防火墻、數(shù)據(jù)加密軟件、入侵檢測軟件等。7.2.5上位系統(tǒng)上位系統(tǒng)主要包括APS、MES、ERP、WCS、WMS等。7.3調(diào)度軟件設計7.3.1坐標系和地圖坐標系圖2車間場地劃分及坐標系規(guī)定示意圖如圖2所示，將區(qū)域地面區(qū)域劃分為運行區(qū)和非運行區(qū)，運行區(qū)又分為工作區(qū)和充電區(qū)。分別建立世界坐標系OXYZ和n個局部坐標系OiXiYiZi。a)世界坐標系：世界坐標系的坐標原點位于機器人運行區(qū)的邊界線上，X軸方向與相鄰墻體平行，Z軸方向指向天花板，Y軸方向通過右手螺旋定則確定。b)局部坐標系：對每個移動機器人建立局部坐標系，坐標原點位于機器人車體中心，X軸方向由車體中心指向車頭，Z軸方向指向天花板，Y軸方向通過右手螺旋定則確定。地圖構(gòu)建在世界坐標系下，采用單機或多機協(xié)同的方式建立環(huán)境的地圖。地圖的表示可采用路網(wǎng)地圖（有向圖或無向圖）、柵格地圖、點云地圖、拓撲地圖、BIM地圖以及多種地圖的組合。7.3.2核心算法移動機器人集群調(diào)度問題具有NP復雜度，應聯(lián)合運用多種算法等進行問題求解。為提高智能調(diào)度的效率，應選用穩(wěn)定性好、時間復雜度較低的算法，并進行算法參數(shù)的調(diào)優(yōu)。a)建圖和定位算法：建圖和定位算法是利用移動機器人機載傳感器建立環(huán)境增量地圖并完成自身空間定位的算法，如Cartographer和Gmapping等；b)訂單分解算法：訂單分配算法是把訂單分解為互不重疊的任務，并根據(jù)各任務之間的獨立、互斥和偏序關系，自動生成任務序列的算法；c)任務分配算法：包括集中式分配算法和分布式分配算法，如匈牙利算法、拍賣算法和MAS算法d)路徑規(guī)劃算法：如人工勢場法、基于采樣的算法（如RRT、PRM）、啟發(fā)式算法（如A*算法、D*算法、Dijkstra算法、Floyd算法）和仿生學算法（如蟻群算法、粒子群算法）等；e)交通管制算法；f)多機編隊算法：多機編隊算法是用于控制多臺移動機器人以一定的隊形協(xié)同完成運輸任務的算法，如Leader-follower算法等；g)充電對接算法：充電對接算法是用于自主尋找充電樁并完成與充電樁對接的算法；h)死鎖檢測算法：死鎖檢測算法是用于判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)死鎖的算法，如銀行家算法等；i)阻塞消解算法：阻塞消解算法是采用某種策略限制并發(fā)任務對移動機器人的請求，從而使系統(tǒng)阻塞狀態(tài)得以解除的算法。7.3.3開發(fā)流程調(diào)度系統(tǒng)的軟件開發(fā)流程分為需求分析、方案設計、程序設計、軟件測試和運行維護五個階段。a)需求分析階段：收集用戶需求，定義調(diào)度系統(tǒng)系統(tǒng)的功能和指標，提出完整、準確、清晰、具體的功能需求，輸出軟件需求說明書；b)方案設計階段：確定調(diào)度系統(tǒng)的整體架構(gòu)和模塊劃分，定義調(diào)度系統(tǒng)各個模塊的輸入和輸出，詳細描述開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、文件格式、接口規(guī)范和算法實現(xiàn)等，輸出軟件設計方案；c)程序設計階段：使用面向?qū)ο蟮母呒壋绦蛟O計語言進行軟件的開發(fā)，程序語句應以結(jié)構(gòu)化方式編寫，輸出比較成熟的源代碼、可執(zhí)行文件和軟件設計報告；d)軟件測試階段：設計測試用例，依次進行單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試，驗證和確認軟件質(zhì)量，輸出軟件測試報告。軟件測試應符合GB/T15532-2008和GB/T38634.2-2020的要求；e)運行維護階段：在調(diào)度系統(tǒng)使用過程中，根據(jù)用戶反饋的問題，不斷地對軟件源代碼進行必要的擴充和刪改，定期升級軟件版本。以上各階段的技術(shù)文檔編寫應符合GB/T8567-2006的要求。7.3.4界面設計圖形用戶界面應直觀、易用，并具有以下功能：a)用戶管理：用戶注冊、用戶登錄、密碼找回、角色管理、權(quán)限控制等；b)訂單管理；訂單新建、訂單導入、訂單列表、訂單狀態(tài)、訂單優(yōu)先級、訂單修改、訂單刪除、訂單開始時間、訂單完成時間、訂單完成進度；c)任務管理：任務新建、任務導入、任務列表、任務狀態(tài)、任務優(yōu)先級、任務修改、任務刪除、任務開始時間、任務完成時間、任務完成進度；d)地圖管理：地圖創(chuàng)建、地圖導入、地圖編輯、地圖列表、地圖顯示、地圖導出、地圖保存等；e)路網(wǎng)設計：設計運行區(qū)、工作區(qū)、充電區(qū)、非運行區(qū)，設計運行軌道、節(jié)點、站點，設計障礙物、工位、充電樁、緩存區(qū)等的位置和范圍；f)機器人設置：設置機器人的位置、速度、加速度、朝向；g)機器人管理：管理機器人列表、機器人狀態(tài)、機器人軌跡等；h)機器人控制：控制機器人的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、暫停機器人、急停等；i)調(diào)度系統(tǒng)控制：啟動系統(tǒng)、關閉系統(tǒng)、暫停系統(tǒng)、急停系統(tǒng)、單步語句運行、程序運行等；j)現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控：現(xiàn)場監(jiān)控視頻顯示、環(huán)境監(jiān)控參數(shù)顯示；k)故障與報警：異常提示、錯誤警告、故障報警等。7.3.5軟件接口a)調(diào)度軟件可與APS、MES、ERP、WCS、WMS等上位系統(tǒng)無縫對接，并接受其控制；b)調(diào)度軟件可接收聯(lián)動設備的數(shù)字I/O信號，以實現(xiàn)時序動作。非數(shù)字I/O信號應先進行A/D轉(zhuǎn)換后再輸入調(diào)度軟件；c)應采用較常見的文件格式（如XML、JSON等）作為調(diào)度數(shù)據(jù)的規(guī)范化交換格式；d)轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度數(shù)據(jù)時，應采用高強度的加密算法進行數(shù)據(jù)加密，不允許使用明文傳輸調(diào)度數(shù)據(jù)。8運行維護要求8.1運行條件8.1.1應用場景調(diào)度系統(tǒng)可作為FMS或CPS等智能制造系統(tǒng)的子系統(tǒng)，應用于汽車、3C、新能源、快遞、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的搬運、分揀、配送、倉儲等智能制造場景，實現(xiàn)對貨物的高密度、高效率、低能耗自動運輸。8.1.2環(huán)境條件系統(tǒng)運行于室內(nèi)平整場地，環(huán)境條件要求如下：a)溫度：20±15℃;b)相對濕度：40%～80%；c)大氣壓：86kPa～106kPa；d)無強電磁干擾、無粉塵、無腐蝕性氣體。8.1.3地面條件a)區(qū)域及劃分：車間場地應劃分為運行區(qū)域和非運行區(qū)域，運行區(qū)域又包括工作區(qū)域和充電區(qū)域。各區(qū)域應通過劃線進行明顯區(qū)分。在非人機協(xié)作情景下，應當使用邊界圍欄、安全光幕等將運行區(qū)域與非運行區(qū)域隔開。運行區(qū)域：移動機器人在工作或充電時，允許其活動的區(qū)域；工作區(qū)域：移動機器人執(zhí)行運輸任務的區(qū)域；充電區(qū)域：移動機器人進行對接充電的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)設有若干固定式充電樁；非運行區(qū)域：除了運行區(qū)域以外的其他區(qū)域。b)運行通道：運行通道分為單向運行通道和雙向運行通道，平面運行通道和立體運行通道。運行通道上的地面應平整、堅硬、清潔、干燥、無異物，不得有移動機器人無法通過的凸臺、溝槽、斜坡。地面應可承受移動機器人車輪的壓力，可提供足夠的附著力，導電性良好。單向運行通道：只允許移動機器人單向通行的運行通道；雙向運行通道：允許移動機器人雙向通行的運行通道；平面運行通道：位于2D水平面上的運行通道；立體運行通道：位于3D立體空間上的運行通道。c)導航標記物：對于使用磁條、磁釘或二維碼等導航的情況，應在地面上準確地鋪設相應的導航標記物。8.1.4墻壁和頂棚條件墻壁和頂棚應滿足以下要求：a)對于使用激光反光板導航的情況，應在墻壁適當高度上固定反光板；b)頂棚應布設照明系統(tǒng)；c)頂棚高度滿足應調(diào)度系統(tǒng)運行要求；d)在墻壁和頂棚上應預留通信設備、監(jiān)控相機、環(huán)境參數(shù)采集傳感器等的安裝位置；e)通信天線附近不得有大幅削弱、阻擋或屏蔽無線通信信號的結(jié)構(gòu)物；f)監(jiān)控相機附近不得有阻礙視線的結(jié)構(gòu)物。8.1.5網(wǎng)絡條件應結(jié)合應用場景、室內(nèi)環(huán)境等進行無線通信網(wǎng)絡的布設，實現(xiàn)對目標區(qū)域的連續(xù)覆蓋，并盡可能避免同頻干擾。無線通信網(wǎng)絡的通信標準和工作頻段要求如下：a)對于5G網(wǎng)絡，采用3GPPR15/R16/R17蜂窩網(wǎng)絡通信標準，工作頻段為n41、n46、n78及n79；b)對于Wi-Fi網(wǎng)絡，采用IEEE802.11系列通信標準，工作頻段為2.4GHz及5.8GHz；c)對于其他無線通信網(wǎng)絡，采用的通信標準和使用的工作頻段應滿足調(diào)度系統(tǒng)運行要求。無線通信網(wǎng)絡的技術(shù)要求如下：a)布設位置：天饋系統(tǒng)布置于移動機器人集群上方，可壁掛或置頂；b)傳輸方向：上行、下行；c)網(wǎng)絡帶寬：50kbps及以上；d)信號強度：不低于-80dbm。8.1.6機器人注冊移動機器人新加入調(diào)度系統(tǒng)時，應先向調(diào)度系統(tǒng)注冊機器人信息，以便調(diào)度系統(tǒng)進行調(diào)度規(guī)劃。需填寫的信息包括：a)ID：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)唯一標識；b)IP地址和端口號；c)型號規(guī)格：結(jié)構(gòu)型式、驅(qū)動方式、導航方式、通信方式、品牌、型號等；d)運動學參數(shù)：許用的最大速度、最小速度、最大加速度、最小加速度等；e)物理參數(shù)：電量、輸入電壓、輸入電流等；f)幾何參數(shù)：車體長度、車體寬度、車體高度、車輪直徑、輪距、輪胎寬度等；g)負載參數(shù)：貨物尺寸、最大載重、舉升高度等。8.1.7機器人裝載機器人裝載應滿足以下要求：a)移動機器人裝載貨物的最大重量不應超過移動機器人載重的允許值；b)移動機器人裝載貨物的長度、寬度、高度和體積不應超過允許值；c)對于氣體、液體、粉體物料，應預先裝入密閉容器，再使用移動機器人載運；d)對于小件或形狀不規(guī)則的貨物，可預先裝入托盤、料框或貨架等載具，再使用移動機器人載運；e)對于不宜直接放置于移動機器人上的貨物，可先將其放置于棧板上，再使用移動機器人載運；f)對于單臺移動機器人無法搬運的大件貨物，可采用多機編隊的方式進行載運；g)易燃、易爆、腐蝕性、放射性等危險物料不允許使用移動機器人進行載運。8.2運行流程8.2.1首次部署流程調(diào)度系統(tǒng)首次部署流程如下：a)場地準備：場地規(guī)劃、地面清潔、導航標記物鋪設、電源配置、充電樁配置、安全防護裝置安裝等；b)設備初始化：參數(shù)標定、參數(shù)設置、里程計歸零、時鐘同步等；c)線網(wǎng)連接：電源線連接、充電樁連接、傳感器連接、網(wǎng)絡連接、I/O端口連接等；d)軟件安裝：安裝操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理軟件、通信軟件、監(jiān)控軟件、調(diào)度軟件等；e)環(huán)境地圖構(gòu)建：控制移動機器人勻速環(huán)繞場地一圈，采集并保存環(huán)境地圖；f)移動機器人注冊：按本文件中8.1.6的要求填寫注冊信息；g)系統(tǒng)參數(shù)設定：設置機器人運動參數(shù)、傳感器參數(shù)、通信參數(shù)、任務參數(shù)、安全參數(shù)等；h)系統(tǒng)測試和參數(shù)調(diào)優(yōu)：通過模擬實際場景和任務，檢查系統(tǒng)的各項性能，并根據(jù)測試結(jié)果進行必要的參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化；i)上線試運行：在真實場景中試用調(diào)度系統(tǒng)，檢驗系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。8.2.2開機和自檢流程調(diào)度系統(tǒng)上電和自檢流程如下：a)接通總電源；b)開啟調(diào)度系統(tǒng)各設備電源；c)開啟調(diào)度軟件；d)調(diào)度軟件控制各臺移動機器人開機；e)調(diào)度軟件開啟各臺移動機器人機載操作系統(tǒng)；f)調(diào)度軟件對各設備狀態(tài)進行自檢；g)如果自檢通過，調(diào)度系統(tǒng)將其控制權(quán)交給用戶，用戶使用調(diào)度軟件開啟調(diào)度系統(tǒng)；h)如果自檢不通過，調(diào)度系統(tǒng)向用戶反饋設備的異常、錯誤或故障；i)調(diào)度軟件控制各臺移動機器人協(xié)同地執(zhí)行任務。8.2.3急停和恢復流程調(diào)度系統(tǒng)急停和恢復流程如下：a)因緊急狀況發(fā)生，操作人員按下調(diào)度系統(tǒng)急停按鈕；b)非故障急停應保持設備現(xiàn)場狀態(tài)和保存軟件現(xiàn)場參數(shù)；c)故障急停應通過人工干預方式排除故障；d)滿足恢復運行條件時，操作人員取消急停；e)系統(tǒng)恢復正常工作狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行未完成任務或執(zhí)行新任務。8.2.4關閉流程調(diào)度系統(tǒng)關閉流程如下：a)等待最后一項任務執(zhí)行完成；b)調(diào)度軟件控制各臺移動機器人回到初始位置；c)調(diào)度軟件關閉各臺移動機器人機載操作系統(tǒng)；d)調(diào)度軟件關閉各臺移動機器人電源；e)關閉調(diào)度軟件；f)關閉調(diào)度系統(tǒng)各設備電源；g)關閉總電源。8.3運行狀態(tài)8.3.1單機運行狀態(tài)單臺移動機器人處于若干有限個狀態(tài)中，并在這些狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移。以8個狀態(tài)謂詞分別表示機器人各方面所處的不同狀態(tài)，共組合成256種狀態(tài)。移動機器人狀態(tài)謂詞及值見表1。以8位二進制數(shù)表示移動機器人的狀態(tài)，其狀態(tài)范圍從00000000到11111111。調(diào)度系統(tǒng)開機后，正常的起始狀態(tài)為開機等待狀態(tài)(10000000)，正常的結(jié)束狀態(tài)為正常停機狀態(tài)(00000000)。移動機器人狀態(tài)碼示例見表2。表1移動機器人狀態(tài)謂詞及值謂詞取值已經(jīng)開機發(fā)生故障交通管制電量不足正在運行正在充電接到任務搭載負載1111111100000000表2移動機器人狀態(tài)碼示例狀態(tài)碼開機等待空載取貨負載送貨空閑運行充電空閑暫停充電暫停管制暫停故障暫停故障停機正常停機二進制1000000010001010100010111000100010011000100000001000010100000110000000100000000000000十六進808A8B88988084A0C04008.3.2集群運行狀態(tài)移動機器人集群的運行狀態(tài)是在統(tǒng)計各臺移動機器人運行狀態(tài)的基礎上確定的。移動機器人集群的運行狀態(tài)如下：a)停機狀態(tài)；b)暫停狀態(tài)；c)等待任務狀態(tài)；d)任務不足狀態(tài)；e)正常運行狀態(tài)；f)局部阻塞狀態(tài)；g)死鎖狀態(tài)。對于死鎖和長時間局部阻塞的情形，應當利用阻塞消解算法或人工干預的方式，使移動機器人集群恢復到正常運行狀態(tài)；對于任務不足的情形，應當增加移動機器人的任務量，使移動機器人集群的任務飽和。8.4維護要求應指定專人進行調(diào)度系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)：a)應保持系統(tǒng)運行場地的清潔，地面不得有油污、灰塵、異物；b)地面上鋪設的導航標記物應保持清潔和完好，對于污損、破損的導航標記物應及時更換；c)硬件設備應在其顯眼處粘貼標簽，標明其類型和編號；d)硬件設備應定期點檢，對于存在問題的設備應及時維修或替換；e)移動機器人應定期保養(yǎng)，注意防潮、防銹、防壓、防靜電；f)調(diào)度軟件應定期升級，升級后的軟件版本應保持向下兼容；g)應定期填寫維護保養(yǎng)記錄，包括例行檢查記錄、硬件故障記錄和軟件BUG記錄等；h)調(diào)度系統(tǒng)參數(shù)應定期備份，以便恢復至以前的系統(tǒng)狀態(tài)；i)系統(tǒng)長時間不使用時，應關閉總電源、拔掉電源線，放于干燥、通風的室內(nèi)環(huán)境中妥善保管；j)長時間未使用的系統(tǒng)首次使用時，應全面檢驗其狀態(tài)和性能，滿足啟動要求時方可啟動運行。9性能和技術(shù)指標9.1主要性能指標9.1.1狀態(tài)變量在世界坐標系下，第i臺移動機器人的t時刻的狀態(tài)表示為：ri(t)=[xi,yi,θi]T (1)其t+1時刻的狀態(tài)表示為：…………式中：xi,yi——機器人的位置坐標；θi——機器人的方向角；G——位姿變換矩陣；x,y——機器人的位移；θ——機器人的轉(zhuǎn)角。9.1.2約束條件a）可通行約束：對于?ri：U[(xi,yi),δ+ε]?Df…………(3)式中：U[(xi,yi),δ+ε]——表示以(xi,yi)為圓心，以δ+ε為半徑的領域；Df——運行區(qū)內(nèi)所有未被占據(jù)位置構(gòu)成的集合；δ——機器人的自轉(zhuǎn)半徑；ε——機器人與障礙物的最小允許間距。b）最小間距約束：對于?ri和?rj：式中：dij——第i臺機器人和第j臺機器人之間的距離；dmin——兩臺機器人之間的最小允許間距。c）剩余電量約束：對于?ri：pi>pmin式中：pi——第i臺機器人的剩余電量；pmin——機器人允許的最小剩余電量?！?4)…………(5)d）負載重量約束：對于?ri：lij≤mli式中：lij——第i臺機器人執(zhí)行第j項任務的負載重量；mli——第i臺機器人可用的負載重量。e）速度和加速度約束：對于?ri：i{wiailαi式中：vi——第i臺移動機器人的速度；vmax——移動機器人的最大速度限值；ωi——第i臺移動機器人的角速度；ωmax——移動機器人的最大角速度限值；ai——第i臺移動機器人的加速度；vmax——移動機器人的最大加速度限值；αi——第i臺移動機器人的角加速度；αmax——移動機器人的最大角加速度限值。vmaxwmaxamaxαmax…………(6)…………(7)9.1.3性能指標及其優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化的目標是，在各種約束條件的制約下，動態(tài)調(diào)整機器人的狀態(tài)變量，使系統(tǒng)的一種或多種性能指標達到最優(yōu)，如行駛里程最短、行駛耗時最短、行駛能耗最小等。系統(tǒng)性能評估指標包括：a）行駛總里程：系統(tǒng)開啟后，各臺移動機器人行駛里程之和，即：…………(8)b）行駛總耗時：系統(tǒng)開啟后，各臺移動機器人運行時間之和，即：…………(9)c）行駛總能耗：系統(tǒng)開啟后，各臺移動機器人消耗的能量之和，即：…………(10)d）效用函數(shù)：總里程、總時間、總能耗的的加權(quán)平均，即：Ed (11)式中：Ed——效用函數(shù)；Sd——行駛總里程；Td——行駛總耗時；Wd——行駛總能耗；n——移動機器人臺數(shù)；q——任務數(shù)；k1～k3——權(quán)重系數(shù)；sij——第i臺機器人執(zhí)行第j項任務的行駛里程；tij——第i臺機器人執(zhí)行第j項任務的行駛時間；pij——第i臺機器人執(zhí)行第j項任務的耗電量；vij——第i臺機器人執(zhí)行第j項任務的平均速度；mi——第i臺機器人的空載重量。9.2主要技術(shù)指標調(diào)度系統(tǒng)的主要技術(shù)指標及值見表3。表3調(diào)度系統(tǒng)的主要技術(shù)指標序號技術(shù)指標值1調(diào)度并發(fā)量符合本文件6.2的要求2總存儲容量3無線信號強度>-80dbm4作業(yè)面積達到規(guī)定的作業(yè)面積5位置控制精度6數(shù)據(jù)傳輸RTT<200ms7響應時間<100ms8丟包率<0.1%9容錯率任務執(zhí)行成功率>99.9%10檢驗和試驗方法10.1調(diào)度系統(tǒng)軟硬件檢驗方法10.1.1外購品檢驗方法對于外購的設備和軟件，其主要功能、主要性能、主要技術(shù)參數(shù)應不低于本文件要求，并附有合格證和說明書。使用外購設備或軟件前，應對照產(chǎn)品說明書進行設備性能試驗或軟件試用，在確認設備或軟件運行正常后才方可投入使用。無特殊情況，無須對合格的外購設備或軟件進行技術(shù)參數(shù)的重復檢驗。10.1.2調(diào)度軟件檢驗方法參照調(diào)度軟件的用戶手冊或操作指南，對調(diào)度軟件的基本功能、調(diào)度效率、兼容性、并發(fā)性、實時性、擴展性、可靠性、安全性、易用性、容錯性和技術(shù)文檔進行檢驗。a)基本功能檢驗：設計測試用例，采用單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試、白盒測試、黑盒測試等多種方法對調(diào)度軟件的基本功能進行交叉檢驗；b)調(diào)度效率檢驗：參照本文件中9.2.3的要求進行檢驗；c)兼容性、并發(fā)性、實時性、擴展性、可靠性、安全性、易用性、容錯性的檢驗可參照本文件中6.1～6.8的要求進行；d)技術(shù)文檔檢驗：檢驗調(diào)度軟件提供的用戶手冊或操作指南是否準確、完整。10.2調(diào)度系統(tǒng)性能試驗方法調(diào)度系統(tǒng)的運行試驗可選擇在虛擬場景、模擬場景或真實場景中開展，試驗的次數(shù)和時長應根據(jù)具體試驗需求確定。a)數(shù)字孿生體試驗：搭建調(diào)度系統(tǒng)及其應用場景的等比例數(shù)字孿生體，并在虛擬環(huán)境中進行調(diào)度過程仿真，獲得調(diào)度系統(tǒng)各項運行數(shù)據(jù)；b)模擬場景試驗：在受控環(huán)境中搭建人工模擬場景，并在模擬場景中進行調(diào)度系統(tǒng)的運行試驗，獲得調(diào)度系統(tǒng)各項運行數(shù)據(jù)；c)真實場景試驗：在真實應用場景中部署調(diào)度系統(tǒng)，在真實條件下進行調(diào)度系統(tǒng)的運行試驗，獲得調(diào)度系統(tǒng)各項運行數(shù)據(jù)。10.3調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)指標檢驗方法10.4.1調(diào)度