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专利号: 2021108546856
申请人: 安徽大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种应用于大型公共场所的多个消毒机器人调度系统,其特征在于:包括消毒机器人工作站(1),消毒机器人(2)和后台调度系统(3);

所述消毒机器人工作站(1)设置有M个消毒机器人停驻点(11),M个消毒机器人与停驻点一一对应,每个停驻点设有充电桩(12)和消毒液补充装置(13),实现消毒机器人的自动充电和自动加液;

所述消毒机器人(2)包括移动底盘(21)、避障导航系统(22)、喷雾系统(23)和充电装置(24);所述移动底盘(21)采用轮式底盘,用于消毒机器人的运转行进;所述避障导航系统(22)是由激光雷达(22a)和多个超声波传感器(22b)组成,实现三维建图和车体外360°范围内障碍物探测;所述喷雾系统(23)由储液桶(23a)和雾化喷头(23b)组成,储液桶内设置有若干个液位传感器,实时监测消毒液的余量,多方位雾化喷头实现不同位置,不同面积的目标的喷射消毒;所述充电装置(24)与工作站充电桩(12)连接实现自动充电;

所述后台调度系统(3)通过WIFI模块连接所有消毒机器人,收集所有消毒机器人的状态信息,消毒机器人的状态信息包括电量,消毒液余量及所在位置,当后台调度系统(3)检测到消毒机器人的电量或消毒液余量到达电量警戒值或消毒液警戒值,自动启动充电任务或加液任务,消毒机器人自动回归工作站的对应停驻点进行自动充电或自动加液,并实时更新后台调度系统上的消毒机器人状态信息;工作人员一键选择消毒任务后,依据下达的消毒任务信息,后台调度系统(3)统计待消毒区域的状态信息,消毒区域的状态信息包括空间面积和人员聚集程度,结合消毒机器人的状态信息,选择单台最优或多台消毒机器人执行消毒任务的调度方法,实现自动完成消毒任务;

所述选择单台最优或多台消毒机器人执行消毒任务的调度方法采用加权算法,实现过程如下:

S11:设置参数,所述参数包括完成消毒任务所需的消毒机器人的目标电量X和目标消毒液量Y、待命消毒机器人的电量Xn、消毒液余量Yn、当前位置与目标位置的距离Dn、执行消毒任务的总里程数Tn、电量因子的权重α、消毒液余量因子的权重β、距离因子的权重γ、总里程数因子的权重θ,其中n表示待命的消毒机器人数量,n≤M,各因子权重满足α+β+γ+θ=

1,且α=β>γ>θ;

S12:当j=1时,j表示所需的消毒机器人的数量,判断是否存在任意一个消毒机器人电量X1,X2,…,Xn≥完成消毒任务所需的消毒机器人的目标电量X,且同时这一个消毒机器人消毒液余量Y1,Y2,…,Yn≥目标消毒液量Y,若满足进行S13;

若不满足则j=2,判断是否存在任意两个消毒机器人电量X1,X2,…,Xn之和大于等于完成消毒任务所需的消毒机器人的目标电量X,且同时这两个消毒机器人消毒液余量Y1,Y2,…,Yn之和大于等于目标消毒液量Y,若满足进行S13;

若不满足则j=j+1,判断是否存在任意j个消毒机器人电量X1,X2,…,Xn之和大于等于完成消毒任务所需的消毒机器人的目标电量X,且同时这j个消毒机器人消毒液余量Y1,Y2,…,Yn之和大于等于目标消毒液量Y,若满足进行S13,若不满足则不断重复此步骤,直至j=n;

S13:将所有满足S12条件的j个消毒机器人的参数X1,X2,…,Xn,Y1,Y2,…,Yn代入调度权值V计算公式,V=(X1,X2,…,Xn中j个之和‑X)*α+(Y1,Y2,…,Yn中j个之和‑Y)*β+(D1,D2,…,Dn中j个之和)*γ+(T1,T2,…,Tn中j个之和)*θ,得到调度权值;

S14:将S13计算的调度权值进行从小到大的排列,形成就绪列表,就绪列表中具有调度方案的最优解,根据最优方案安排单台最优或多台消毒机器人执行消毒任务。

2.根据权利要求1所述的多个消毒机器人调度系统,其特征在于:所述消毒任务依据大型公共场所的实际情况进行分级,消毒任务包括全域定时消毒任务,全域紧急消毒任务,局域紧急消毒任务,其中消毒任务的优先级为局域紧急消毒任务高于全域紧急消毒任务,高于全域定时消毒任务;其他非消毒任务包括充电任务,加液任务,获取全域面积任务。

3.一种应用于大型公共场所的多个消毒机器人调度方法,其特征在于:实现过程如下:

S1:启动消毒机器人获取全域空间面积任务,利用单台消毒机器人的避障导航系统扫描全域空间,记录包括休息座椅、垃圾桶、安检设备在内的所有固定障碍物,生成全域地图;

S2:将全域地图上传至后台调度系统,全域地图划分成N个区域块,N的设置取决于消毒机器人转向绕圈的最小面积,基于全域地图,规划每个区域块的消毒路径,并保证每个区域块之间有连接点;

S3:选择需要下达的消毒任务,如果选择的消毒任务为局域紧急消毒任务,则需要在全域地图上选择局域,即多个需要消毒的区域块,区域块的选择必须是相邻且之间没有空缺的,并计算完成消毒任务所需的消毒机器人的目标电量和目标消毒液量;

S4:后台调度系统查看消毒机器人的状态信息,状态信息包括电量,消毒液余量及所在位置,排除正在进行充电任务或加液任务的消毒机器人,根据目标电量和目标消毒液量在待命消毒机器人中选择单台最优或多台组合的消毒机器人接收任务指令;

S5:接收消毒任务的消毒机器人打开自带的避障导航系统,按照规划好的消毒路径进行消毒,当探测到不是全域地图上的障碍物时,自动进行减速,并关闭有障碍物一侧的雾化喷头,避免对行人造成损伤,随即选择最小路径进行避让,当探测到无障碍物时,再回归到规划好的消毒路径上,并打开关闭的雾化喷头;

S6:完成消毒任务的消毒机器人回归工作站的对应停驻点,关闭搭载的所有设备,待命其他的任务指令,实现自动完成消毒任务;

所述S4中:选择单台最优或多台消毒机器人执行消毒任务的调度方法采用加权算法,其特征在于:实现过程如下:

S11:设置参数,所述参数包括完成消毒任务所需的消毒机器人的目标电量X和目标消毒液量Y、待命消毒机器人的电量Xn、消毒液余量Yn、当前位置与目标位置的距离Dn、执行消毒任务的总里程数Tn、电量因子的权重α、消毒液余量因子的权重β、距离因子的权重γ、总里程数因子的权重θ,其中n表示待命的消毒机器人数量,n≤M,各因子权重满足α+β+γ+θ=

1,且α=β>γ>θ;

S12:当j=1时,j表示所需的消毒机器人的数量,判断是否存在任意一个消毒机器人电量X1,X2,…,Xn≥完成消毒任务所需的消毒机器人的目标电量X,且同时这一个消毒机器人消毒液余量Y1,Y2,…,Yn≥目标消毒液量Y,若满足进行S13;

若不满足则j=2,判断是否存在任意两个消毒机器人电量X1,X2,…,Xn之和大于等于完成消毒任务所需的消毒机器人的目标电量X,且同时这两个消毒机器人消毒液余量Y1,Y2,…,Yn之和大于等于目标消毒液量Y,若满足进行S13;

若不满足则j=j+1,判断是否存在任意j个消毒机器人电量X1,X2,…,Xn之和大于等于完成消毒任务所需的消毒机器人的目标电量X,且同时这j个消毒机器人消毒液余量Y1,Y2,…,Yn之和大于等于目标消毒液量Y,若满足进行S13,若不满足则不断重复此步骤,直至j=n;

S13:将所有满足S12条件的j个消毒机器人的参数X1,X2,…,Xn,Y1,Y2,…,Yn代入调度权值V计算公式,V=(X1,X2,…,Xn中j个之和‑X)*α+(Y1,Y2,…,Yn中j个之和‑Y)*β+(D1,D2,…,Dn中j个之和)*γ+(T1,T2,…,Tn中j个之和)*θ,得到调度权值;

S14:将S13计算的调度权值进行从小到大的排列,形成就绪列表,就绪列表中具有调度方案的最优解,根据最优方案安排单台最优或多台消毒机器人执行消毒任务。

4.根据权利要求3所述的应用于大型公共场所的多个消毒机器人调度方法,其特征在于:所述S4中:消毒机器人执行充电任务或加液任务的调度方法,实现过程如下:S21:设置消毒机器人的电量警戒值和消毒液警戒值,其中消毒机器人的电量警戒值是指能保证消毒机器人维持移动底盘和避障导航系统正常运行的情况下从全域地图的最远点回到工作站的停驻点,消毒液警戒值是指保证完成全域地图上单个区域块的消毒任务;

S22:在消毒机器人完成消毒任务后检测到电量或消毒液余量到达电量警戒值或消毒液警戒值,则消毒机器人自动回归工作站的对应停驻点进行自动充电或自动加液,并实时更新后台调度系统上的状态信息,进行充电任务或加液任务时,消毒机器人显示充电或加液状态,完成充电任务或加液任务后,消毒机器人则显示待命状态;

S23:在消毒机器人执行消毒任务时检测到电量或消毒液余量到达电量警戒值或消毒液警戒值,后台调度系统计算完成余下消毒任务所需的电量和消毒液量,在待命消毒机器人中调度单台最优或多台组合的消毒机器人接收消毒任务指令进行替换,替换的消毒机器人继续完成消毒任务,被替换的消毒机器人回归工作站对应的停驻点进行自动充电或自动加液。