面向晶圆生产运输的多移动机器人调度与路径规划
文献类型：学位论文
| 作者 | 李明辉 |
| 答辩日期 | 2021-05-21 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 徐方 |
| 关键词 | 晶圆 自动化物料运输系统 多机器人 任务分配 路径规划 |
| 学位名称 | 专业学位硕士 |
| 学位专业 | 机械工程 |
| 其他题名 | Scheduling and path planning of multiple mobile robots for wafer production and transportation |
| 英文摘要 | 半导体晶圆制造包括晶圆加工和晶圆物料运输。其中，晶圆物料运输是实现整个晶圆厂运行的基础，提高运输效率是运输系统不断追求的目标。晶圆厂的物料运输主要采用基于OHT（Overhead Hoist Transport）的有轨道多机器人系统。大型晶圆厂会有数百辆机器人同时工作，并且机器人的行驶轨道只能单向运行，拥堵问题频繁发生。减少拥堵状况的发生，对提高晶圆运输效率具有重要意义。同时随着SLAM技术和多机器人调度技术研究的进步，无轨道的多机器人运输系统必定会逐渐走进工厂。本课题首先对有轨道的多机器人运输系统拥堵问题做了针对性的解决，然后对无轨道的多机器人搬运系统进行研究，主要完成的工作如下：（1）针对有轨道的多机器人系统拥堵问题，提出了基于实时交通信息的动态调度方法。通过实时监测每段轨道上机器人的数量和运行状态，将OHT在装卸端口的等待时间抽象为实时交通信息，实现系统交通状况的动态更新。在任务分配阶段，当出现新的运输任务时，调度中心会统计每个空闲机器人到待运输机台的运行成本，以所有机器人总运行成本最小为目标实现动态任务分配。在路径规划阶段，机器人运行到目标点的过程中，前方路径的运行成本会随着交通信息的变化而变化。在每个交叉路口，机器人会重新计算前方行驶路径，选择运行成本最小的路径。仿真实验与基于距离的静态调度算法和基于距离的动态调度算法进行对比，本文所提出的算法在运行时间和拥堵发生次数上均优于对比算法。（2）针对无轨道的多机器人任务分配问题，使用基于拍卖算法的多机器人任务分配方法。分析拍卖算法原理，从拍卖者的角色、拍卖原则、参与原则和报价计算四个方面设计拍卖算法。然后针对工厂的晶圆搬运任务场景，考虑距离适应度、时间紧迫度和任务强度因素，改进了任务评估函数。最后在matlab仿真软件上和基于蚁群算法的任务分配算法对比，验证了提出算法的功能可行性和执行效率的优越性。（3）针对无轨道多机器人路径规划问题，提出了基于合作规划的无轨道多机器人路径规划方法。机器人首先使用全局规划模块规划一条从起点到目标点的路径，全局规划仅使用全局静态地图，且不考虑机器人的运动学约束。局部规划模块完成全局路径跟随和机器人之间相互避碰，生成基于运动学的可执行速度。仿真实验与基于轨道的多机器人系统和基于自主规划的无轨道多机器人系统进行对比，最后验证所提算法的机器人运行轨迹更加顺滑，任务执行周期更短。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 67页 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/28974]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_其他 |
| 作者单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李明辉. 面向晶圆生产运输的多移动机器人调度与路径规划[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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