一种基于区块链的物流机器人集群调度方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及智能物流技术领域，尤其涉及一种基于区块链的物流机器人集群调度方法、装置及设备。

背景技术

在整个物流体系中，末端配送成本一直所占比重最大，传统物流投送方案只能依靠人力和简单的运输工具进行投送，移动方式十分笨重，自动化智能化程度不高。配送效率低下且受恶劣天气和差路况的影响明显。

现如今，虽然人们已经有研究出通过物流机器人(或物流无人车等)进行投送的方式，但是现有的技术仍是基于传统的客户端-服务器的方式对多个物流机器人进行调度。而物流信息则是包含了诸多如隐私、地址、联系方式等敏感的个人信，这就导致现有的调度方案安全性较差，物流机器人以及相关的通信数据容易被人截取或篡改，造成安全事故。

因此，人们基于一种能够保障信息安全的物流机器人集群调度方法。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于区块链的物流机器人集群调度方法、装置及设备，用以解决现有技术中物流机器人集群调度无法保障信息安全的问题。

为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于区块链的物流机器人集群调度方法，包括：

基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，并建立区块链网络；

获取每个所述物流机器人的实际运动信息，并基于所述实际运动信息为每个所述节点建立账户；

获取物流任务，并以所述物流任务为交易，从所述区块链网络中选举出最优交易执行节点；

向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人执行所述物流任务。

进一步的，所述基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，并建立区块链网络，包括：

基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，连接多个所述节点得到初始区块链网络；

向所述初始区块链网络部署智能合约；

为部署了所述智能合约的初始区块链网络建立外部通信接口，得到所述区块链网络。

进一步的，所述智能合约包括账户建立规则和最优交易执行节点选举规则。

进一步的，所述为部署了所述智能合约的初始区块链网络建立外部通信接口，得到所述区块链网络，包括：

配置所述节点作为发布者时的发布消息队列长度和消息发送频率；

配置所述节点作为订阅者时的接收消息队列长度和消息接收缓冲区长度；

为所述部署了所述智能合约的初始区块链网络指定消息收发端口；

根据所述发布消息队列长度、所述消息发送频率、所述发布消息队列长度、所述消息发送频率和所述消息收发端口，基于UDP协议，在所述部署了所述智能合约的初始区块链网络的外部接口调用层中，建立所述外部通信接口，得到所述区块链网络。

进一步的，所述实际运动信息包括所述物流机器人的位置、速度和航向。

进一步的，所述获取物流任务，并以所述物流任务为交易，从所述区块链网络中选举出最优交易执行节点，包括：

获取所述物流任务作为所述交易，得到交易信息；

根据所述交易信息，基于预设避障算法，得到每个节点对应的物流机器人执行所述物流任务的路径信息；

根据所述路径信息，基于POA选举机制，得到所述最优交易执行节点。

进一步的，所述向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人执行所述物流任务，包括：

根据所述物流任务，得到目标配送位置和目标收货人人脸信息；

向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人新进至所述目标配送位置；

获取所述物流机器人周围的人脸数据；

比对所述目标收货人人脸信息和所述人脸数据，若比对成功，则完成配送。

第二方面，本发明还提供了一种基于区块链的物流机器人集群调度装置，包括：

网络建立模块，用于基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，并建立区块链网络；

账户部署模块，用于获取每个所述物流机器人的实际运动信息，并基于所述实际运动信息为每个所述节点建立账户；

节点选举模块，用于获取物流任务，并以所述物流任务为交易，从所述区块链网络中选举出最优交易执行节点；

配送控制模块，用于向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人执行所述物流任务。

第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，

存储器，用于存储程序；

处理器，与存储器耦合，用于执行存储器中存储的程序，以实现上述任一种实现方式中的基于区块链的物流机器人集群调度方法中的步骤。

第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述任一种实现方式中的基于区块链的物流机器人集群调度方法中的步骤。

本发明提供一种基于区块链的物流机器人集群调度方法、装置及设备，其先基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，并建立区块链网络，然后获取每个所述物流机器人的实际运动信息，并基于所述实际运动信息为每个所述节点建立账户，再获取物流任务，并以所述物流任务为交易，从所述区块链网络中选举出最优交易执行节点；最后向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人执行所述物流任务。相比于现有技术，本发明通过区块链网络实现了物流配送中，多个物流机器人的调度，利用区块链网络实现了调度的有序、公正、最优性。最重要的是，本发明将物流调度和区块链的安全性相结合，保障了集群调度时的数据安全性。

附图说明

图1为本发明提供的基于区块链的物流机器人集群调度方法一实施例的方法流程图；

图2为图1中步骤S101一实施例的方法流程图；

图3为图2中步骤S203一实施例的方法流程图；

图4为本发明提供的基于区块链的物流机器人集群调度装置一实施例的结构示意图；

图5为本发明提供的电子设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在阐述具体的实施例前，先对本文中的一些技术名词做出解释：

区块链：狭义区块链是按照时间顺序，将数据区块以顺序相连的方式组合成的链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义区块链技术是利用块链式数据结构验证与存储数据，利用分布式节点共识算法生成和更新数据，利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约，编程和操作数据的全新的分布式基础架构与计算范式。本文中的区块链网络可以理解为广义区块链技术。

ROS：ROS是机器人操作系统(Robot Operating System)的英文缩写。ROS是用于编写机器人软件程序的一种具有高度灵活性的软件架构。ROS的原型源自斯坦福大学的STanford Artificial Intelligence Robot(STAIR)和Personal Robotics(PR)项目，本文中的物流机器人集群即受上述ROS系统操控。

UDP：UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，它主要用于不要求分组顺序到达的传输中，分组传输顺序的检查与排序由应用层完成，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。UDP协议基本上是IP协议与上层协议的接口。UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。

POA机制：PoA的全称是“Proof Of Authority”权威证明，(网上有些文章全称写的是“Proof Of Activity”，个人感觉明显不对，大家自行鉴别)；PoA是一种基于信誉(或声誉)的共识算法，最适合动用在私有链中，在此算法中矿工凭借的不是抵押的加密货币而是个人的信誉而被选为区块的验证者，区块的验证者具有出块、签名和上链的权限。本文中将该算法用于选举最优节点。

可以理解的是，后文中出现的其他技术名词、英文缩写等均为现有技术，本领域技术人员能够根据上下文理解其意义，本文中因篇幅原因不做过多说明。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在现有技术中，物流配送受恶劣天气和路况差等环境影响明显，会直接影响到配送效率；同时受到平台货物促销和节假日的影响，物流配送量激增，需要短时间增加人力、物力，导致人力成本增加、劳动力不足等问题，因此，研究无人智能投送方案因其特有的自身优势日益受到关注和发展。并且，无论是人工投递还是无人化智能投递，现有的物流投送方案的时间周期长、距离远、中间环节较多，极易造成个人信息的泄露，存在安全风险。

所以，本发明提供了一种能够同时解决上述两种问题的方案，即通过建立区块链网络，以区块链选举交易的方法对物流机器人集群进行调度，在实现无人化智能调度的同时，还保障了数据的安全性。

本发明提供了一种基于区块链的物流机器人集群调度方法、装置、设备及存储介质，以下分别进行说明。

结合图1所示，本发明的一个具体实施例，公开了一种基于区块链的物流机器人集群调度方法，包括：

S101、基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，并建立区块链网络；

S102、获取每个所述物流机器人的实际运动信息，并基于所述实际运动信息为每个所述节点建立账户；

S103、获取物流任务，并以所述物流任务为交易，从所述区块链网络中选举出最优交易执行节点；

S104、向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人执行所述物流任务。

相比于现有技术，本发明通过区块链网络实现了物流配送中，多个物流机器人的调度，利用区块链网络实现了调度的有序、公正、最优性。最重要的是，本发明将物流调度和区块链的安全性相结合，保障了集群调度时的数据安全性。

结合图2所示，在一个优选的实施例中，上述步骤S101、基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，并建立区块链网络，具体包括：

S201、基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，连接多个所述节点得到初始区块链网络；

S202、向所述初始区块链网络部署智能合约；

S203、为部署了所述智能合约的初始区块链网络建立外部通信接口，得到所述区块链网络。

具体地，在一个优选的实施例中，上述步骤S202中的智能合约包括账户建立规则和最优交易执行节点选举规则。可以理解的是，账户建立规则和最优交易执行节点选举规则可以根据实际需要灵活设计，且均为本领域技术人员能够想到的现有技术，

进一步的，结合图3所示，在一个优选的实施例中，所述步骤S203、为部署了所述智能合约的初始区块链网络建立外部通信接口，得到所述区块链网络，包括：

S301、配置所述节点作为发布者时的发布消息队列长度和消息发送频率；

S302、配置所述节点作为订阅者时的接收消息队列长度和消息接收缓冲区长度；

S303、为所述部署了所述智能合约的初始区块链网络指定消息收发端口；

S304、根据所述发布消息队列长度、所述消息发送频率、所述发布消息队列长度、所述消息发送频率和所述消息收发端口，基于UDP协议，在所述部署了所述智能合约的初始区块链网络的外部接口调用层中，建立所述外部通信接口，得到所述区块链网络。

本发明还提供一更加详细的实施例，用以更加清楚地说明上述步骤S201～S203：

本实施例采用ganache工具快速启动ethereum区块链测试网络，并将每个节点对应物流机器人中的及一个个体，同样地，每个节点建立的账户也与每个物流机器人一一对应。同时部署智能合约，在物流机器人的位置、速度、航向信息(即所述实际运动信息)发送至区块链网络后，将调用智能合约内的账户建立规则建立账户，在获得物流任务后通过智能合约内的最优交易执行节点选举规则选举出最优交易执行节点(即指派执行任务的物流机器人对应的节点)，实现智能集群调度。完全隔离任何其他形式的第三方集群调度方式，确保调度方案的公正性以及信息处理过程中的安全性。

由于物流机器人集群通过ROS系统操控，ROS环境内的节点信息对外部环境完全隔离，为此本实施例中采用基于UDP的ROS环境对外通信机制。指定ROS节点内向维护位置信息的topic(消息队列)发送数据的publisher(即所述发布者)的queue_size(即所述发布消息队列长度)属性值、消息发送频率，同时在UDP服务端(可以为某个节点，也可以为独立的服务器)对相同的topic进行消息队列订阅，指定subscriber(即所述订阅者)的queue_size(即所述接收消息队列)、buffer_size(即消息接收缓冲区长度)属性，确保订阅到的消息总是最新的消息，消除了消息队列过长所引起的队列爆炸、消息订阅时延过高等问题。同时指定消息发送端口。在Ethereum区块链网络外部接口调用层内嵌UDP数据客户端，对服务端消息发送的端口进行监听，获取到信息后解码，提取有用的节点坐标、速度信息，再调用接口上链。

进一步的，在一个优选的实施例中，上述步骤S102、获取每个所述物流机器人的实际运动信息，并基于所述实际运动信息为每个所述节点建立账户中的实际运动信息包括所述物流机器人的位置、速度和航向。可以理解的是，实际中所述实际运动信息还可以包括重量、能耗、剩余电量等，建立账户可以通过智能合约实现。

进一步的，在一个优选的实施例中，上述步骤S103、获取物流任务，并以所述物流任务为交易，从所述区块链网络中选举出最优交易执行节点，具体包括：

获取所述物流任务作为所述交易，得到交易信息；

根据所述交易信息，基于预设避障算法，得到每个节点对应的物流机器人执行所述物流任务的路径信息；

根据所述路径信息，基于POA选举机制，得到所述最优交易执行节点。

本发明还提供一更加详细的实施例，用以更加清楚地说明上述步骤S103：

本实施例中，物流任务即货物的配送目标，交易信息即包括了该物流任务的目标配送位置、收货人身份(包括目标收货人人脸信息)，配送时间等物流任务所需信息。

本实施例中，采用集群内单个节点采用TEB(Timed-Elastic-band)路径规划算法(即所述预设避障算法)，结合视觉环境信息动态调整位姿朝向进行路径计算，最终得到路径信息。可以理解的是，如何进行上述算法为本领域技术人员能够理解的现有技术，本文不做过多说明。

得到路径信息后，便可以利用以太坊POA机制，当链上随机发布一笔交易时，根据交易发布时，每个节点的实际运动信息，动态计算网络中所有节点的最优指标(即根据路径信息得到的路程代价、耗时等综合考量的指标)，指标最高的节点获得交易权限，即该节点对应的物流机器人执行物流任务。

进一步的，在一个优选的实施例中，上述步骤S104、向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人执行所述物流任务，具体包括：

根据所述物流任务，得到目标配送位置和目标收货人人脸信息；

向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人新进至所述目标配送位置；

获取所述物流机器人周围的人脸数据；

比对所述目标收货人人脸信息和所述人脸数据，若比对成功，则完成配送。

上述过程中在物流机器人到达目标配送位置时需要通过人脸信息来确认是否正确送到了收货人手中，进一步提高了安全性。具体地，本实施例中采用多任务卷积神经网络模型，使用CASIA-FaceV5人脸数据集进行模型的训练和建立，部署的模型在智能物流系统中采集物流货物的目标收货人人脸信息，并录入到物流机器人当中，当物流机器人到达指定地点时通过摄像头识别周围人脸，并与目标收货人人脸信息比对，从而实现智慧物流的全阶段自动化。

为了更好实施本发明实施例中的基于区块链的物流机器人集群调度方法，在基于区块链的物流机器人集群调度方法基础之上，对应的，请参阅图4，图4为本发明提供的基于区块链的物流机器人集群调度装置的一实施例的结构示意图，本发明实施例提供的一种基于区块链的物流机器人集群调度装置400，包括：

网络建立模块410，用于基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，并建立区块链网络；

账户部署模块420，用于获取每个所述物流机器人的实际运动信息，并基于所述实际运动信息为每个所述节点建立账户；

节点选举模块430，用于获取物流任务，并以所述物流任务为交易，从所述区块链网络中选举出最优交易执行节点；

配送控制模块440，用于向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人执行所述物流任务。

这里需要说明的是：上述实施例提供的对应的装置400可实现上述各方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。

请参阅图5，图5为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。基于上述基于区块链的物流机器人集群调度方法，本发明还相应提供了一种基于区块链的物流机器人集群调度设备500，即上述电子设备，基于区块链的物流机器人集群调度设备500可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该基于区块链的物流机器人集群调度设备500包括处理器510、存储器520及显示器530。图5仅示出了基于区块链的物流机器人集群调度设备的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。

存储器520在一些实施例中可以是基于区块链的物流机器人集群调度设备500的内部存储单元，例如基于区块链的物流机器人集群调度设备500的硬盘或内存。存储器520在另一些实施例中也可以是基于区块链的物流机器人集群调度设备500的外部存储设备，例如基于区块链的物流机器人集群调度设备500上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器520还可以既包括基于区块链的物流机器人集群调度设备500的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器520用于存储安装于基于区块链的物流机器人集群调度设备500的应用软件及各类数据，例如安装基于区块链的物流机器人集群调度设备500的程序代码等。存储器520还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器520上存储有基于区块链的物流机器人集群调度程序540，该基于区块链的物流机器人集群调度程序540可被处理器510所执行，从而实现本申请各实施例的基于区块链的物流机器人集群调度方法。

处理器510在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器520中存储的程序代码或处理数据，例如执行基于区块链的物流机器人集群调度方法等。

显示器530在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。显示器530用于显示在基于区块链的物流机器人集群调度设备500的信息以及用于显示可视化的用户界面。基于区块链的物流机器人集群调度设备500的部件510-530通过系统总线相互通信。

在一实施例中，当处理器510执行存储器520中基于区块链的物流机器人集群调度程序540时实现如上的基于区块链的物流机器人集群调度方法中的步骤。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有基于区块链的物流机器人集群调度程序，该基于区块链的物流机器人集群调度程序被处理器执行时可实现上述实施例中的步骤。

本发明的游戏效果包括：

1、末端配送全程无人化运作，物流配送数据上传至本地云端服务器，数据传输环节少，用户数据不易泄露，安全有保障。

2、基于区块链的物流投送模式，可以降低物流成本，追溯物品生产和运送过程，并且提高供应链管理的效率。为智能物流模式应用节约时间成本。同时存储在区块链上的账户身份信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人隐私。

3、机器人基于区块链的集群智能化运作可普及性较高，可运用于无人车运输领域的各个方面(例如：常规货物、贵重物品运输、极端条件下代替人工运输作为主要的运输方式等)，可以针对各式各样的需要提供定制化服务。另外该集群化运作模式不受规模限制，集群规模可大可小。可以利用本项目相关技术实现局部区域乃至全国车辆组网，构建超大规模的车辆集群。还可以利用该集群网络实时监控道路车辆流量情况，实时对易拥堵道路的动态交通管制等功能。具有较高的可泛化性。

本发明提供一种基于区块链的物流机器人集群调度方法、装置及设备，其先基于物流机器人集群中的每个物流机器人分别建立多个节点，并建立区块链网络，然后获取每个所述物流机器人的实际运动信息，并基于所述实际运动信息为每个所述节点建立账户，再获取物流任务，并以所述物流任务为交易，从所述区块链网络中选举出最优交易执行节点；最后向所述最优交易节点对应的物流机器人发送控制信号，使所述物流机器人执行所述物流任务。相比于现有技术，本发明通过区块链网络实现了物流配送中，多个物流机器人的调度，利用区块链网络实现了调度的有序、公正、最优性。最重要的是，本发明将物流调度和区块链的安全性相结合，保障了集群调度时的数据安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。