武漢滾筒輸送機路徑規(guī)劃方法研究
滾筒輸送機是由電動滾筒、光電傳感器、控制器、條碼識別模塊等設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、生產線連接和物流系統(tǒng)集成等場合。

目前，武漢輸送機的部件已逐漸標準化從而形成了更高集成度的滾筒輸送機包括直線兩方向傳送輸送機、圓弧兩方向傳送輸送機、直角四方向移載輸送機、兩方向升降輸送機和斜坡輸送機等功能模塊升降輸送機和斜坡輸送機使得輸送線可能存在三維多層結構?而直角移載輸送機模塊擁有4個方向的傳輸移載功能是輸送線中的重要節(jié)點模塊使輸送線更加柔性化。
隨著現代物流系統(tǒng)的發(fā)展需求更加復雜化、多樣化滾筒輸送機系統(tǒng)面臨較多的挑戰(zhàn)一條輸送線中各個輸送機之間構成復雜的拓撲關系需要特殊的數據結構來描述在復雜輸送線結構中從某入口到某出口可能會出現多條路徑不同路徑根據傳送距離、傳送時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)劃問題目前國內外關于輸送線路徑規(guī)劃方法的研究主要基于網格法劃分的環(huán)境模型運算量較大、實時性較差。

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

武漢滾筒輸送機的模塊之間需建立連接關系才能形成完整且流通的輸送線完成相應的功能這里采用有向圖的數據結構來構建輸送線復雜連接用鄰接矩陣為圖結構的儲存方式。

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

式中:Ａ[ｉ][ｊ]＝１—模塊ｉ和模塊ｊ之間有連接且連接方向為從模塊ｉ指向模塊ｊ；Ａ[ｉ][ｊ]＝０—模塊ｉ和模塊ｊ無任何方向的連接。

上述無加權的有向圖能準確描述武漢滾筒輸送機的結構便于上位機圖形繪制、動態(tài)監(jiān)控等也易于實現較少模塊輸送線的路徑規(guī)劃但對于模塊數量較大、連接較復雜的輸送線基于上述圖結構模型進行路徑規(guī)劃變得較為困難需要對上述建模方法進行適當改進。

本文分析了滾筒輸送機的環(huán)境模型提出了以輸送機當量衡量路徑長度的計算方法并對較復雜輸送線的結構模型進行了改進。

研究的結果表明:

(１)改進后的結構模型簡化了圖結構并降低了路徑規(guī)劃的難度。

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

(３)針對輸送線應用的兩種實際工況提出了相應的動態(tài)修正策略為解決這兩類約束下滾筒輸送機路徑最優(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。