机器人分拣系统：机器人管理与布局设计优化
最优化与控制
2025-12-29 v4
摘要
在当代物流业中，自动化在提高生产效率和扩大产业规模方面发挥着关键作用。特别是自主移动机器人，已成为仓库现代化建设不可或缺的组成部分。机器人分拣系统（RSS）是机器人仓储中一项值得注意的应用，以其成本效益、简单性、可扩展性和适应性强的吞吐量控制等特征而著称。虽然先前的研究侧重于分析 RSS 的效率，但通常假设存在理想的机器人管理系统，通过假设恒定的行驶时间而忽略了潜在的排队延迟。本研究放宽了这一假设，并探讨了 RSS 配置参数与系统吞吐量之间的定量关系。我们引入了一种名为分拣场景节律控制（RC-S）的新型机器人交通管理方法，用于 RSS 操作，并配备了一个建立系统性能与配置之间关系的估计公式。仿真验证表明，与经典的 cooperative A* 算法相比，RC-S 将平均服务时间减少了 10.3%，同时提高了吞吐量和运行时间。基于 RC-S 的性能分析，我们进一步开发了 RSS 的布局优化模型，综合考虑 RSS 配置、期望吞吐量和成本，以最小化开支并确定最佳布局。数值研究表明，在较低吞吐量水平下，设施成本占主导地位；而在较高吞吐量水平下，人工成本占主导地位。此外，由于交通效率的限制，RSS 非常适合供应链末端配送中心等小规模操作。
引用
@article{arxiv.2404.04832,
title = {Robotic Sorting Systems: Robot Management and Layout Design Optimization},
author = {Tong Zhao and Xi Lin and Fang He and Hanwen Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.04832},
year = {2025}
}