[論文レビュー] Automatic Routing System for Intelligent Warehouses

Kelen Cristiane Teixeira Vivaldini, Jorge P. M. Galdames+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 2023

Advanced Manufacturing and Logistics Optimization被引用数 13

ひとこと要約

インテリジェント倉庫向けのルータシステムは、Dijkstra’sの最短経路とtime-windowアプローチを用いて衝突のない最適経路を算出し、渋滞と衝突を防止し、リアルタイムでタスク優先度を適応させる。シミュレーションを通じて検証。

ABSTRACT

Automation of logistic processes is essential to improve productivity and reduce costs. In this context, intelligent warehouses are becoming a key to logistic systems thanks to their ability of optimizing transportation tasks and, consequently, reducing costs. This paper initially presents briefly routing systems applied on intelligent warehouses. Then, we present the approach used to develop our router system. This router system is able to solve traffic jams and collisions, generate conflict-free and optimized paths before sending the final paths to the robotic forklifts. It also verifies the progress of all tasks. When a problem occurs, the router system can change the task priorities, routes, etc. in order to avoid new conflicts. In the routing simulations, each vehicle executes its tasks starting from a predefined initial pose, moving to the desired position. Our algorithm is based on Dijkstra's shortest path and the time window approaches and it was implemented in C language. Computer simulation tests were used to validate the algorithm efficiency under different working conditions. Several simulations were carried out using the Player/Stage Simulator to test the algorithms. Thanks to the simulations, we could solve many faults and refine the algorithms before embedding them in real robots.

研究の動機と目的

• 倉庫における生産性を向上させ、コストを削減するための物流プロセスの自動化を促進する。
• ロボットフォークリフトの衝突のない最適経路を生成するルーティングシステムを提案する。
• 問題発生時に新たな衝突を回避するため、リアルタイムのタスクと経路の調整を可能にする。
• コンピュータシミュレーションとロボティクス志向のテスト環境を通じて、ルーティングアルゴリズムを検証する。

提案手法

• ルーティングアルゴリズムの基盤として Dijkstra’s shortest path を用いる。
• スケジューリングと前後関係の制約を扱うために time-window アプローチを組み込む。
• C 言語でルーティングソリューションを実装する。
• さまざまな作業条件下での効率を検証するためにシミュレーションを用いる。
• 実機ロボット導入前にアルゴリズムをテストするために Player/Stage Simulator を使用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 知能型倉庫において、複数のロボットフォークリフトに対して衝突のない最適経路を生成するルーティングシステムは作れるか？
• RQ2 time-window アプローチは倉庫のルーティングにおける渋滞や衝突をどれだけ効果的に減らせるか？
• RQ3 問題発生時に新たな衝突を避けるため、ルータはタスク優先度と経路をどの程度適応できるか？
• RQ4 シミュレーションベースの検証は、異なる作業負荷下でのルーティングアルゴリズムの効率を裏付けるか？

主な発見

• ルータシステムは、フォークリフトに最終経路を割り当てる前に衝突のない最適経路を生成して交通渋滞や衝突を解決できる。
• すべてのタスクの進捗を検証し、問題が発生した場合には新たな衝突を避けるために優先度や経路を調整できる。
• シミュレーションは、さまざまな作業条件下でアルゴリズムの効率を示している。
• このアプローチは、実機組み込み前にアルゴリズムを洗練させるために Player/Stage Simulator を用いてテストされた。