[논문 리뷰] Automatic Routing System for Intelligent Warehouses

Kelen Cristiane Teixeira Vivaldini, Jorge P. M. Galdames외 5명|arXiv (Cornell University)|2023. 07. 13.

Advanced Manufacturing and Logistics Optimization인용 수 13

한 줄 요약

지능형 물류창고를 위한 라우터 시스템은 다익스트라의 최단경로와 시간 창 접근 방식을 사용하여 충돌 없는 최적 경로를 계산하고, 정체를 방지하며, 실시간으로 작업 우선순위를 조정하고, 시뮬레이션을 통해 검증된다.

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.

연구 동기 및 목표

• 물류 프로세스의 자동화를 촉진하여 창고의 생산성을 높이고 비용을 줄인다.
• 로봇 포크리프트를 위한 충돌 없는 최적 경로를 생성하는 라우팅 시스템을 제안한다.
• 문제가 발생할 때 새로운 충돌을 피하기 위해 실시간으로 작업 및 경로를 조정한다.
• 컴퓨터 시뮬레이션 및 로봇 지향 테스트 환경을 통해 라우팅 알고리즘을 검증한다.

제안 방법

• 경로 탐색을 위한 다익스트라 최단 경로를 기반으로 라우팅 알고리즘을 구성한다.
• 일정 관리 및 선행 제약을 다루기 위해 시간 창 접근법을 도입한다.
• C 프로그래밍 언어로 라우팅 솔루션을 구현한다.
• 다양한 작업 조건에서 효율성을 검증하기 위해 시뮬레이션을 사용한다.
• 실제 로봇 배치 전에 알고리즘을 테스트하기 위해 Player/Stage 시뮬레이터를 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지능형 창고에서 다수의 로봇 포크리프트를 위한 충돌 없는 최적 경로를 생성할 수 있는 라우팅 시스템이 있는가?
• RQ2 시간 창 접근법이 창고 라우팅에서 정체 및 충돌을 얼마나 효과적으로 줄일 수 있는가?
• RQ3 문제가 발생했을 때 라우터가 새로운 충돌을 피하기 위해 작업 우선순위와 경로를 얼마나 잘 조정할 수 있는가?
• RQ4 시뮬레이션 기반 검증이 서로 다른 작업 부하에서 라우팅 알고리즘의 효율성을 지지하는가?

주요 결과

• 라우팅 시스템은 최종 경로를 포크리프트에 파견하기 전에 충돌 없는 최적 경로를 생성함으로써 교통 체증과 충돌을 해결할 수 있다.
• 모든 작업의 진행 상황을 검증하고 문제가 발생했을 때 우선순위나 경로를 조정하여 새로운 충돌을 피할 수 있다.
• 다양한 작업 조건에서 알고리즘의 효율성을 시뮬레이션으로 입증한다.
• 연구는 실로봇 임베딩 이전에 알고리즘을 다듬기 위해 Player/Stage Simulator를 사용하여 테스트되었다.