本發(fā)明涉及碼垛領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代生產(chǎn)制造的物料堆放過(guò)程中，傳統(tǒng)的自動(dòng)化解決方案通常專注于當(dāng)前操作的同尺寸物料堆放，主要考慮因素是該物料在托盤(pán)上的最佳位置。雖然這種方法能有效提升單個(gè)托盤(pán)的堆放密度，但通常忽略了在整個(gè)托盤(pán)上同時(shí)考慮不同尺寸物料的堆放策略，可能導(dǎo)致托盤(pán)空間的整體利用率不是最優(yōu)的。

2、因此，有必要開(kāi)發(fā)一種基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法及系統(tǒng)。

3、公開(kāi)于本發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法及系統(tǒng)，其能夠提升生產(chǎn)制造過(guò)程中物流流轉(zhuǎn)的整體效率和安全性，實(shí)現(xiàn)更為高效和可靠的自動(dòng)化物料管理。

2、第一方面，本公開(kāi)實(shí)施例提供了一種基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法，包括：

3、獲取物料信息后，將物料堆放方案與多目標(biāo)遺傳算法中的染色體一一對(duì)應(yīng)；

4、針對(duì)每個(gè)染色體的物料堆放方案計(jì)算對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度；

5、比較各個(gè)染色體之間的非支配關(guān)系，選取在至少一個(gè)目標(biāo)上優(yōu)于其他染色體的個(gè)體進(jìn)行交叉和變異；

6、經(jīng)過(guò)交叉和變異后確定最優(yōu)的物料堆放方案。

7、優(yōu)選地，所述染色體的編碼形式為向量，其中每個(gè)元素包括物料的位置、方向和尺寸信息。

8、優(yōu)選地，所述適應(yīng)度包括空間利用率與穩(wěn)定性，計(jì)算所述物料堆放方案的空間利用率與穩(wěn)定性，其加權(quán)和即為適應(yīng)度。

9、優(yōu)選地，所述空間利用率為：

10、

11、其中，li、wi、hi分別是第i個(gè)物料的長(zhǎng)度、寬度和高度；lt、wt、ht是托盤(pán)的長(zhǎng)度、寬度和高度。

12、優(yōu)選地，所述穩(wěn)定性為：

13、

14、其中，zcg是物料堆放重心的高度，ht是托盤(pán)的高度，zi和mi分別是第i個(gè)物料的中心高度和質(zhì)量。

15、優(yōu)選地，所述交叉為：

16、隨機(jī)選擇兩個(gè)染色體，在多個(gè)隨機(jī)位置交換它們的部分基因，以生成包含兩個(gè)親本特征的新染色體。

17、優(yōu)選地，所述變異為：

18、隨機(jī)選擇某些染色體中的至少一個(gè)基因，并進(jìn)行調(diào)整。

19、第二方面，本公開(kāi)實(shí)施例還提供了一種基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放系統(tǒng)，包括：

20、數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集物料信息；

21、多目標(biāo)遺傳算法模塊，用于執(zhí)行基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法，獲取最優(yōu)的物料堆放方案；

22、機(jī)械執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述物料堆放方案將物料輸送和堆放到指定位置。

23、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括測(cè)量傳感器和條形碼掃描器，

24、其中，所述測(cè)量傳感器包括深度相機(jī)和稱重傳感器，用于實(shí)時(shí)測(cè)量物料的尺寸和重量，所述條形碼掃描器用于掃描物料上的條形碼，獲取物料的標(biāo)識(shí)信息。

25、優(yōu)選地，所述機(jī)械執(zhí)行模塊包括機(jī)器人臂、自動(dòng)輸送組件與調(diào)度控制組件，

26、所述機(jī)器人的臂末端執(zhí)行器適應(yīng)不同形狀和大小的物料；

27、所述調(diào)度控制組件接收并初始化所述物料堆放方案，物料通過(guò)所述自動(dòng)輸送組件按預(yù)定順序送達(dá)機(jī)器人作業(yè)區(qū)，同時(shí)所述調(diào)度控制組件調(diào)整輸送帶速度，確保與所述機(jī)器人臂的作業(yè)無(wú)縫對(duì)接，所述機(jī)器人臂擺放每個(gè)物料。

28、其有益效果在于：

29、(1)提升空間利用率。本發(fā)明通過(guò)多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化，特別是同時(shí)針對(duì)托盤(pán)上不同尺寸和重量的多個(gè)物料的堆放，有效提升了托盤(pán)的空間利用率。與傳統(tǒng)方法相比，這種方法能夠動(dòng)態(tài)地適應(yīng)各種尺寸和重量的物料，綜合考慮各物料之間的最佳排列，從而實(shí)現(xiàn)了托盤(pán)空間的最大化利用。這種策略不僅減少了倉(cāng)儲(chǔ)空間的浪費(fèi)，還能適應(yīng)快速變化的倉(cāng)儲(chǔ)需求，提高了物流效率；

30、(2)增強(qiáng)堆放穩(wěn)定性。本發(fā)明在計(jì)算最優(yōu)貨箱排列時(shí)，不僅考慮了空間最大化，還特別強(qiáng)調(diào)了堆放穩(wěn)定性。通過(guò)精確計(jì)算物料的重心位置和最佳擺放角度，尤其是考慮到不同重量的物料如何堆放能夠保持托盤(pán)的平衡，顯著增強(qiáng)了堆放的穩(wěn)定性。這種方法有效地減少了因堆放不當(dāng)導(dǎo)致的物料倒塌和損壞的風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)了堆垛作業(yè)的安全性；

31、(3)自動(dòng)化和效率提升。結(jié)合先進(jìn)的遺傳算法和機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了物料堆放的全自動(dòng)化處理，顯著提升了操作效率和準(zhǔn)確性。自動(dòng)化的堆放不僅減少了對(duì)人工操作的依賴，降低了勞動(dòng)成本，還通過(guò)精確和快速的機(jī)器操作，提高了響應(yīng)速度和處理能力。

32、本發(fā)明的方法和系統(tǒng)具有其它的特性和優(yōu)點(diǎn)，這些特性和優(yōu)點(diǎn)從并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方式中將是顯而易見(jiàn)的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方式中進(jìn)行詳細(xì)陳述，這些附圖和具體實(shí)施方式共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。

技術(shù)特征：

1.一種基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法，其中，所述染色體的編碼形式為向量，其中每個(gè)元素包括物料的位置、方向和尺寸信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法，其中，所述適應(yīng)度包括空間利用率與穩(wěn)定性，計(jì)算所述物料堆放方案的空間利用率與穩(wěn)定性，其加權(quán)和即為適應(yīng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法，其中，所述空間利用率為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法，其中，所述穩(wěn)定性為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法，其中，所述交叉為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法，其中，所述變異為：

8.一種基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括測(cè)量傳感器和條形碼掃描器，

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放系統(tǒng)，其中，所述機(jī)械執(zhí)行模塊包括機(jī)器人臂、自動(dòng)輸送組件與調(diào)度控制組件，

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于多目標(biāo)遺傳算法的物料堆放方法及系統(tǒng)。該方法可以包括：獲取物料信息后，將物料堆放方案與多目標(biāo)遺傳算法中的染色體一一對(duì)應(yīng)；針對(duì)每個(gè)染色體的物料堆放方案計(jì)算對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度；比較各個(gè)染色體之間的非支配關(guān)系，選取在至少一個(gè)目標(biāo)上優(yōu)于其他染色體的個(gè)體進(jìn)行交叉和變異；經(jīng)過(guò)交叉和變異后確定最優(yōu)的物料堆放方案。本發(fā)明提升生產(chǎn)制造過(guò)程中物流流轉(zhuǎn)的整體效率和安全性，實(shí)現(xiàn)更為高效和可靠的自動(dòng)化物料管理。

技術(shù)研發(fā)人員：趙明智,劉艷,李雙
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京賽佰特科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30