武漢滾筒輸送機(jī)路徑規(guī)劃方法研究
滾筒輸送機(jī)是由電動(dòng)滾筒、光電傳感器、控制器、條碼識(shí)別模塊等設(shè)備組成的一種傳輸系統(tǒng)由于其具有可定制化、空間利用率高、成本低等優(yōu)勢被廣泛用于物品分揀、生產(chǎn)線連接和物流系統(tǒng)集成等場合。

目前，武漢輸送機(jī)的部件已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化從而形成了更高集成度的滾筒輸送機(jī)包括直線兩方向傳送輸送機(jī)、圓弧兩方向傳送輸送機(jī)、直角四方向移載輸送機(jī)、兩方向升降輸送機(jī)和斜坡輸送機(jī)等功能模塊升降輸送機(jī)和斜坡輸送機(jī)使得輸送線可能存在三維多層結(jié)構(gòu)?而直角移載輸送機(jī)模塊擁有4個(gè)方向的傳輸移載功能是輸送線中的重要節(jié)點(diǎn)模塊使輸送線更加柔性化。
隨著現(xiàn)代物流系統(tǒng)的發(fā)展需求更加復(fù)雜化、多樣化滾筒輸送機(jī)系統(tǒng)面臨較多的挑戰(zhàn)一條輸送線中各個(gè)輸送機(jī)之間構(gòu)成復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系需要特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述在復(fù)雜輸送線結(jié)構(gòu)中從某入口到某出口可能會(huì)出現(xiàn)多條路徑不同路徑根據(jù)傳送距離、傳送時(shí)間和一定的約束等存在優(yōu)劣之分如何選擇最優(yōu)的可行輸送路徑是本文要解決的路徑規(guī)劃問題目前國內(nèi)外關(guān)于輸送線路徑規(guī)劃方法的研究主要基于網(wǎng)格法劃分的環(huán)境模型運(yùn)算量較大、實(shí)時(shí)性較差。

本文武漢輸送機(jī)廠家將以滾筒輸送機(jī)為對象構(gòu)建其環(huán)境模型并進(jìn)行優(yōu)化充分考慮輸送線系統(tǒng)中的實(shí)際影響因素引入路徑規(guī)劃算法解決滾筒輸送機(jī)中的路徑選擇問題。

武漢滾筒輸送機(jī)的模塊之間需建立連接關(guān)系才能形成完整且流通的輸送線完成相應(yīng)的功能這里采用有向圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來構(gòu)建輸送線復(fù)雜連接用鄰接矩陣為圖結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)存方式。

假定輸送線有ｎ個(gè)模塊構(gòu)成圖Ｇ＝(ＶＥ)的ｎ個(gè)頂點(diǎn)即Ｖ＝{ｖ０ｖ１...ｖｎ－１}圖的鄰接矩陣是一個(gè)ｎ×ｎ的二位數(shù)組用Ａ[ｎ][ｎ]表示且數(shù)組的元素為:

式中:Ａ[ｉ][ｊ]＝１—模塊ｉ和模塊ｊ之間有連接且連接方向?yàn)閺哪Kｉ指向模塊ｊ；Ａ[ｉ][ｊ]＝０—模塊ｉ和模塊ｊ無任何方向的連接。

上述無加權(quán)的有向圖能準(zhǔn)確描述武漢滾筒輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)便于上位機(jī)圖形繪制、動(dòng)態(tài)監(jiān)控等也易于實(shí)現(xiàn)較少模塊輸送線的路徑規(guī)劃但對于模塊數(shù)量較大、連接較復(fù)雜的輸送線基于上述圖結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行路徑規(guī)劃變得較為困難需要對上述建模方法進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。

本文分析了滾筒輸送機(jī)的環(huán)境模型提出了以輸送機(jī)當(dāng)量衡量路徑長度的計(jì)算方法并對較復(fù)雜輸送線的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了改進(jìn)。

研究的結(jié)果表明:

(１)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)模型簡化了圖結(jié)構(gòu)并降低了路徑規(guī)劃的難度。

(２)針對最短路徑選擇問題分別采用較為經(jīng)典的 Dijkstra 算法和啟發(fā)式的改進(jìn)蟻群算法進(jìn)行求解分析了兩種算法的適用場合。

(３)針對輸送線應(yīng)用的兩種實(shí)際工況提出了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)修正策略為解決這兩類約束下滾筒輸送機(jī)路徑最優(yōu)規(guī)劃提供了有效的解決方案也可為其他類型輸送線的路徑規(guī)劃提供借鑒。