一种医疗场景下的多类型AGV任务柔性调度系统及方法

技术领域

本发明属于AGV（Automated Guided Vehicle）调度技术领域，具体涉及一种医疗场景下的多类型AGV任务柔性调度系统及方法。

背景技术

AGV（Automated Guided Vehicle）机器人在医疗领域应用越来越广泛，并且由于全院场景和科室场景对机器人的使用细节的不同，从而导致机器人管理调度在这两种场景下也会存在差异。包括：

1、任务类型多样：

洁净物资运送任务、污物运送任务、消毒任务、RFID盘点任务、充电任务、停靠任务；其中，洁净物资运送任务包括运送血液、药品、耗材、血液和被服等；污物运送任务包括运送生活垃圾和标本等；消毒任务为调度机器人到达指定区域进行消毒工作；RFID盘点任务为调度机器人到指定区域进行RFID扫描工作，获取RFID标签数据，并返回给调度系统；充电任务为调度机器人到达充电点进行充电操作；停靠任务为调度机器人到达停靠点等待新订单分配。

2、任务执行机制不同：

一体式物料车：物料车与AGV机器人通过螺栓进行加固链接，机器人到达收/发货站，医护人员才能打开机器人上方的物料车进行物品放/取操作。

分体式物料车：物料车与AGV机器人是分开的，物料车往往是停靠在科室附近。医护人员可以直接打开物料车存放物品，然后再呼叫机器人。机器人到达后通过顶升装置将物料车顶起固定，然后运送物料车到取货地点；到达取货地点后，需要根据具体的科室业务流程决定是否卸载物料车，还是不卸载物料车，取完货后直接返回发货站再卸载物料车。

单目的地：AGV机器人任务目的地只有一个，到达目的地任务结束。在没有新的任务情况下进行停靠任务。

多目的地：AGV机器人任务目的地有多个。例如RFID盘点操作，在盘点区域有多个盘点站点，机器人需要经过每个盘点站点进行标签扫描。

3.任务产生机制不同：

基于实时业务驱动的任务订单产生机制：科室根据实时对机器人的需求，对机器人发起呼叫任务，例如药品配送、污物运输。

基于周期性需求的订单产生机制：根据约定的时间周期，调度机器人到指定科室进行收货，并将物品运送到指定地点。例如病案资料的收集，周期性调度机器人到达科室收集病案资料，并将资料运送到病案科。

4.任务完成信息多终端展示：

单语音播报器提醒：一个科室关联一个提醒端进行机器人到达语音提醒播报。

多语音播报器提醒：一个科室关联多个提醒端进行机器人到达语音提醒播报。

终端显示屏文本显示：机器人到达终点，根据任务类型进行终端文本内容展示提醒。

因此，每家医院的科室业务需求和全院场景任务执行需求针对不同的任务类型，都会有差异，现有的AGV机器人难以实现灵活的多任务调度。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的医疗场景下的多类型AGV任务柔性调度系统及方法解决了现有的AGV机器人难以实现灵活的多任务调度的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种医疗场景下的多类型AGV任务柔性调度系统，包括：

任务生成模块：用于接收AGV任务，并生成任务传递参数；

任务处理模块：用于根据任务传递参数，调用任务规划模块中的任务依据参数，并根据任务依据参数调度机器人按照任务流程执行AGV任务；

任务规划模块：用于为任务处理模块调度机器人执行AGV任务提供任务依据参数，并根据AGV任务执行情况实时更新任务依据参数；

其中，任务规划模块包括机器实时状态模型、机器人关联模型、科室关联模型以及机器人任务定义模型。

进一步地，所述机器实时状态模型中存储的任务依据参数为各机器人的实时状态信息，包括机器人唯一编码、当前所在点位、当前电量以及当前正在执行任务订单；

所述机器人关联模型中存储的任务依据参数为各机器人的关联站点信息，包括机器人唯一编码、站点唯一编码、站点中文名称以及站点类型；

所述科室关联模型存储的任务依据参数包括科室关联任务信息、科室任务关联机器人信息、科室关联终端设备信息以及科室关联站点信息；

其中，科室关联任务信息包括科室中文名、科室编号以及任务编号；科室任务关联机器人信息包括科室编号、任务编号以及机器人编码；科室关联终端设备信息包括科室中文名、科室编号、终端唯一编码以及终端中文名称；科室关联站点信息包括科室中文名、科室编号、站点唯一编码、站点中文名称以及站点类型名称；

所述机器人任务定义模型存储的任务依据参数包括机器人的任务基础信息及任务节点信息。

进一步地，所述机器人任务定义模型包括任务基础子模型和任务节点子模型；

所述任务基础子模型存储的任务依据参数为机器人的任务基础信息，包括任务中文名、任务编号以及任务类型；

所述任务节点子模型存储的任务依据参数为机器人的任务节点信息，包括任务呼叫节点信息、任务提醒节点信息以及周期任务信息；

其中，任务呼叫节点信息包括任务节点编号、任务节点中文名称、任务编号、到达操作、运动路径信息、节点类型、完成后是否返回起始科室以及到达目的地是否等待任务完成通知；

任务提醒节点信息包括科室中文名、科室编号、任务编号、提醒地点、提醒时运动状态、提醒方式以及提醒设备编号；

周期任务信息包括任务编号、时间周期表达式、起始科室中文名、机器人编号、起始科室编号、终止科室中文名以及终止科室编号。

进一步地，任务传递参数包括任务编号、机器人编号、起始科室中文名称、起始科室编号、终止科室中文名称以及终止科室编号。

一种多类型AGV任务柔性调度方法，包括以下步骤：

S1、接收AGV任务，并生成任务传递参数；

其中，任务传递参数包括任务编号、机器人编号、起始科室中文名称、起始科室编号、终止科室中文名称以及终止科室编号；

S2、根据任务编号在机器人任务定义模型中查找并缓存任务定义元信息，并确定任务类型为充电/停靠任务还是呼叫任务；

若为充电/停靠任务，进入步骤S3；

若为呼叫任务，进入步骤S4；

S3、查找并缓存该机器人编号对应的关联站点信息，并根据其执行充电/停靠任务，同时缓存该机器人的点位信息及机器人实时状态信息，进入步骤S7；

S4、根据起始科室中文名称和起始科室编号查询该科室关联的起始点位信息，并缓存起始点位和起始终端信息；

S5、根据终止科室中文名称和终止科室编号查询该科室关联的终止点位信息，并缓存终止点位和终止点终端信息；

S6、根据在任务定义模型中查找的任务依据参数，判断起始科室是否存在关联机器人；

若是，则缓存对应的关联机器人点位信息及机器人实时状态信息，进入步骤S7；

若否，则缓存非关联的空闲机器人点位信息及机器人实时状态信息，进入步骤S7；

S7、根据缓存的机器人点位信息及机器人实时状态信息，选择机器人执行AGV任务。

进一步地，所述步骤S7具体为：

S71、持续收集所有机器人实时状态信息；

S72、当有多个能执行AGV任务的机器人时，选择最优的机器人作为AGV任务的执行机器人，进入步骤S73；

当仅有一个能执行当前AGV任务的机器人时，将其作为AGV任务执行的机器人，进入步骤S73；

当没有能执行当前AGV任务的机器人时，返回步骤S71；

S73、判断执行机器人当前是否正在执行充电/停靠任务；

若是，则取消其执行的充电/停靠任务，并进入步骤S74；

若否，则进入步骤S74；

S74、确定执行机器人的当前位置，并规划其到达起始科室；

S75、在执行机器人到达起始科室的运动过程中，判断是否有与任务提醒节点信息对应的提醒定义；

若是，则执行对应的提醒动作，并进入步骤S76；

若否，则进入步骤S76；

S76、判断执行机器人是否到达起始科室；

若是，则判断执行机器人到达起始科室后是否有提醒定义；若是，则执行对应的提醒动作，并进入步骤S77；若否，则进入步骤S77；

若否，则返回步骤S75；

S77、在到达起始科室后，根据呼叫节点定义，执行到达操作，进入步骤S78；

S78、判断执行机器人是否到达所有起始科室；

若是，则进入步骤S79；

若否，则返回步骤S74；

S79、确定执行机器人的当前位置，并规划其到终止始科室；

S710、在执行机器人到达终止科室的运动过程中，判断是否有与任务提醒节点信息对应的提醒定义；

若是，则执行对应的提醒动作，并进入步骤S711；

若否，则进入步骤S711；

S711、判断执行机器人是否到达终止科室；

若是，则判断执行机器人到达终止始科室后是否有与任务提醒节点信息对应的提醒定义；若是，则执行对应的提醒动作，并进入步骤S712；若否，则进入步骤S712；

若否，则返回步骤S710；

S712、在到达终止科室后，根据呼叫节点定义，执行到达操作，进入步骤S713；

S713、判断执行机器人是否到达所有起始科室；

若是，则进入步骤S714；

若否，则返回步骤S79；

S714、规划执行机器人至关联站点停靠或充电，完成AGV任务执行。

进一步地，到达操作包括顶升装置控制操作、RFID盘点控制操作、消毒控制操作、充电操作以及等待操作。

进一步地，采用可视化方式展示AGV任务柔性调度全过程的任务流程编排及执行操作。

本发明的有益效果为：

本发明通过统一信息模型和展示模型，方便了实施人员快速根据业务流程快速配置机器人业务运行调度流程，将固化在程序代码里的机器人业务流程变为了可视配置流程，解决和提升了以下工作：

1.在具体的项目实施过程中，当业务流程发生变化时不再需要研发人员以打补丁的方式升级系统满足变化，只需要研发指导现场实施人员如何进行调整即可。

2.根据需求调整流程的测试效率也得到提升，因为一般研发环境不具备支撑复杂的机器人业务流程测试环境。需要将调整后的流程升级到现场再进行测试，不满足要求需要重复上述流程。但是采用流程可视配置方式可以缩短整个过程，只需要实施和研发相互配合对现场流程进行调整，并测试不经过升级和减少沟通，即可完成测试。

3.流程可视化配置设计可以满足多种业务流程在不同科室的个性化定制。

附图说明

图1为本发明实施例提供的多类型AGV任务柔性调度方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1：

本发明实施例提供了一种医疗场景下的多类型AGV任务柔性调度系统，包括：

任务生成模块：用于接收AGV任务，并生成任务传递参数；

任务处理模块：用于根据任务传递参数，调用任务规划模块中的任务依据参数，并根据任务依据参数调度机器人按照任务流程执行AGV任务；

任务规划模块：用于为任务处理模块调度机器人执行AGV任务提供任务依据参数，并根据AGV任务执行情况实时更新任务依据参数；

其中，任务规划模块包括机器实时状态模型、机器人关联模型、科室关联模型以及机器人任务定义模型。

本发明实施例中的机器实时状态模型中存储的任务依据参数为各机器人的实时状态信息，包括机器人唯一编码、当前所在点位、当前电量以及当前正在执行任务订单。

本发明实施例中的机器人关联模型中存储的任务依据参数为各机器人的关联站点信息，包括机器人唯一编码、站点唯一编码、站点中文名称以及站点类型；其中，站点唯一编码是指机器人运行路径的关键节点地理信息编号，站点中文名称是指机器人运行路径的关键节点地理信息中文描述，站点类型包括充电站点和停靠站点。

本发明实施例中的科室关联模型存储的任务依据参数包括科室关联任务信息、科室任务关联机器人信息、科室关联终端设备信息以及科室关联站点信息。

具体地，本实施例中的科室关联任务信息包括科室中文名、科室编号以及任务编号；取值任务编号是指科室可以执行的任务流程模型。

本实施例中的科室任务关联机器人信息包括科室编号、任务编号以及机器人编码；其中，科室可以调用的机器人，当不指定时可以调用所有机器人。

本实施例中的科室关联终端设备信息包括科室中文名、科室编号、终端唯一编码以及终端中文名称；其中，终端唯一编码是指科室安装的信息提醒终端设备信息；终端中文名称是指科室安装的信息提醒终端设备信息。

本实施例中的科室关联站点信息包括科室中文名、科室编号、站点唯一编码、站点中文名称以及站点类型名称；其中，站点唯一编码是指机器人运行路径的关键节点地理信息编号，站点中文名称是指机器人运行路径的关键节点地理信息中文描述，站点类型名称包括收发货站点、消毒站点、RFID盘点站点、污物装载点和污物卸载点。

本发明实施例中的机器人任务定义模型存储的任务依据参数包括机器人的任务基础信息及任务节点信息。

具体地，本实施例中的机器人任务定义模型包括任务基础子模型和任务节点子模型；

本实施例中的任务基础子模型存储的任务依据参数为机器人的任务基础信息，包括任务中文名、任务编号以及任务类型；其中，任务类型包括充电任务、呼叫任务和停靠任务。

本实施例中的任务节点子模型存储的任务依据参数为机器人的任务节点信息，包括任务呼叫节点信息、任务提醒节点信息以及周期任务信息；

具体地，本实施例中的任务呼叫节点信息包括任务节点编号、任务节点中文名称、任务编号、到达操作、运动路径信息、节点类型、完成后是否返回起始科室以及到达目的地是否等待任务完成通知；其中，任务编号包括所属任务流程信息，到达操作包括机器人顶升装置上升操作、机器人顶升装置下降操作、机器人盘点开始操作、机器人盘点终止操作、机器人消毒开始操作、机器人消毒终止操作、机器人停靠操作和机器人充电操作；运动路径信息用来指定机器人到达站点的路径信息；节点类型包括起始节点和终点节点。

本实施例中的提醒节点信息包括科室中文名、科室编号、任务编号、提醒地点、提醒时运动状态、提醒方式以及提醒设备编号；其中，提醒时运动状态包括前往目的地（电梯到指定楼层接机器人中、电梯送机器人到指定楼层中、自动门开门呼叫中和运动移动中）和到达目的地（充电中、停靠中和到达等待中）；提醒设备编号为设备终端编号。

本实施例中的任务信息包括任务编号、时间周期表达式、起始科室中文名、机器人编号、起始科室编号、终止科室中文名以及终止科室编号；其中，时间周期表达式是指指定时间周期，向任务处理模块传递调度参数；对于机器人编号，当为充电/停靠任务时，必须指定机器人编号，当为呼叫任务时，根据任务需要考虑是否指定机器人。

本发明实施例中的任务传递参数包括任务编号、机器人编号、起始科室中文名称、起始科室编号、终止科室中文名称以及终止科室编号；其中，对于任务编号，根据业务需要传递对于的任务模型编号；对于机器人编号，当为充电/停靠任务时，必须指定机器人编号，当为呼叫任务时，根据任务需要考虑是否指定机器；对于起始科室中文名，当为充电/停靠任务时无需指定科室信息，当为呼叫任务时，必须传递要到达的起始科室信息；对于起始科室编号，当为充电/停靠任务时无需指定科室信息，当为呼叫任务时，必须传递要到达的起始科室信息；对于终止科室中文名，当为充电/停靠任务时无需指定科室信息，当为呼叫任务时，根据业务需要考虑是否传递目的科室信息；对于终止科室编号，当为充电/停靠任务时无需指定科室信息，当为呼叫任务时，根据业务需求考虑是否传递目的科室信息。

实施例1：

本发明实施例提供了实施例1中的多类型AGV任务柔性调度系统的多类型AGV任务柔性调度方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、接收AGV任务，并生成任务传递参数；

其中，任务传递参数包括任务编号、机器人编号、起始科室中文名称、起始科室编号、终止科室中文名称以及终止科室编号；

S2、根据任务编号在机器人任务定义模型中查找并缓存任务定义元信息，并确定任务类型为充电/停靠任务还是呼叫任务；

若为充电/停靠任务，进入步骤S3；

若为呼叫任务，进入步骤S4；

S3、查找并缓存该机器人编号对应的关联站点信息，并根据其执行充电/停靠任务，同时缓存该机器人的点位信息及机器人实时状态信息，进入步骤S7；

S4、根据起始科室中文名称和起始科室编号查询该科室关联的起始点位信息，并缓存起始点位和起始终端信息；

S5、根据终止科室中文名称和终止科室编号查询该科室关联的终止点位信息，并缓存终止点位和终止点终端信息；

S6、根据在任务定义模型中查找的任务依据参数，判断起始科室是否存在关联机器人；

若是，则缓存对应的关联机器人点位信息及机器人实时状态信息，进入步骤S7；

若否，则缓存非关联的空闲机器人点位信息及机器人实时状态信息，进入步骤S7；

S7、根据缓存的机器人点位信息及机器人实时状态信息，选择机器人执行AGV任务。

本发明实施例的步骤S2中，任务定义元信息是“机器人任务定义模型”中的执行相同流程任务的抽象定义，类似工作流，例如：在院内所有科室对洁净物资运输的基本流程是库房呼叫机器人到指定库房，机器人到库房后护工将物品放入机器人，机器人将物品送到指定科室；“任务定义元信息”就是将举例中的流程变成一种流程定义，然后和库房进行关联。库房采用该流程呼叫机器人后，系统就会根据该流程控制机器人在到达库房后采用什么方式提醒医护机器人已到达，到达科室采用什么方式提醒医护机器人已到达。以及物品运输完毕后执行的流程。在院内不仅有洁净物品运输，还有机器人消毒流程、污物运输、机器人盘点流程、顶升/卸载物品运输流程等。

本实施例中的“任务呼叫元信息”和“任务提醒元信息定义”是“任务节点子模型”的两种流程节点模型。

本发明实施例的步骤S4中，起始点位信息是指机器人要达到起始科室关联的点位信息，其与科室关联模型中的科室关联站点信息对应；其中的起始终端信息是指起始科室中放置的提醒终端信息例如提醒设备、大屏设备等。

本发明实施例中的步骤S7具体为：

S71、持续收集所有机器人实时状态信息；

S72、当有多个能执行AGV任务的机器人时，选择最优的机器人作为AGV任务的执行机器人，进入步骤S73；

当仅有一个能执行当前AGV任务的机器人时，将其作为AGV任务执行的机器人，进入步骤S73；

当没有能执行当前AGV任务的机器人时，返回步骤S71；

S73、判断执行机器人当前是否正在执行充电/停靠任务；

若是，则取消其执行的充电/停靠任务，并进入步骤S74；

若否，则进入步骤S74；

S74、确定执行机器人的当前位置，并规划其到达起始科室；

S75、在执行机器人到达起始科室的运动过程中，判断是否有与任务提醒节点信息对应的提醒定义；

若是，则执行对应的提醒动作，并进入步骤S76；

若否，则进入步骤S76；

S76、判断执行机器人是否到达起始科室；

若是，则判断执行机器人到达起始科室后是否有提醒定义；若是，则执行对应的提醒动作，并进入步骤S77；若否，则进入步骤S77；

若否，则返回步骤S75；

S77、在到达起始科室后，根据呼叫节点定义，执行到达操作，进入步骤S78；

S78、判断执行机器人是否到达所有起始科室；

若是，则进入步骤S79；

若否，则返回步骤S74；

S79、确定执行机器人的当前位置，并规划其到终止始科室；

S710、在执行机器人到达终止科室的运动过程中，判断是否有与任务提醒节点信息对应的提醒定义；

若是，则执行对应的提醒动作，并进入步骤S711；

若否，则进入步骤S711；

S711、判断执行机器人是否到达终止科室；

若是，则判断执行机器人到达终止始科室后是否有与任务提醒节点信息对应的提醒定义；若是，则执行对应的提醒动作，并进入步骤S712；若否，则进入步骤S712；

若否，则返回步骤S710；

S712、在到达终止科室后，根据呼叫节点定义，执行到达操作，进入步骤S713；

S713、判断执行机器人是否到达所有起始科室；

若是，则进入步骤S714；

若否，则返回步骤S79；

S714、规划执行机器人至关联站点停靠或充电，完成AGV任务执行。

本实施例中的S72中，根据机器人的电量、到达起始科室时间等因素选择最优机器人作为执行机器人。

在本实施例中，充电/停靠任务未完成也可以取消，但在不同的环节会有不同的控制机制，例如机器人未到达起始科室，可以直接取消，到达后则不能取消；机器人在起始科室收到物品后，在前往终止科室时可以取消任务但是，取消后，需要生成一个新的任务控制机器人将物品送回起始科室。

在本实施例中，在机器人到达科室后，需要提醒科室中的的医护出来取/放物品等，或是通知附近的人员离开该区域需要进行消毒。这种通知行为就会关联对应的“提醒定义”，其与前面的“任务提醒节点信息”之间是一一对应的。

在本实施例中，“提醒动作”是指通过网络、近场通讯RS433等方式发命令控制提醒设备通知医护人员，提醒设备可以是声音播放设备、多功能大屏等，其是“任务提醒节点信息”产生的行为。

在本实施例中，“呼叫节点定义”是指是任务执行流程的元信息定义，在该定义中描述了机器人到达指定科室后的一些操作。例如:具有顶升功能的机器人是否提升/下降顶升装置；或是到达科室等待医护人员取/拿物品；该“任务呼叫节点”与前面出现过的任务呼叫节点内容可以相同，也可以不同。

本实施例中的S77和S712中的到达操作包括顶升装置控制操作、RFID盘点控制操作、消毒控制操作、充电操作以及等待操作。

在本实施例中采用可视化方式展示AGV任务柔性调度全过程的任务流程编排及执行操作。

在本实施例的步骤S714中，根据机器人电量及当前位置，规划机器人至关联站点停靠或充电。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。