Анализ проблем и задач мультиагентного управления

2
Оглавление
Введение 6
1. Анализ проблем и задач мультиагентного управления. Общая
концепция построения МРТС 13
1.1. Обзор существующих МРТС 13
1.2. Общие принципы построения мультиагентных систем 16
1.3. Управление коллективом роботов 18
1.3.1. Стратегии группового управления 19
1.3.2. Методы глобального планирования в
централизованных системах 21
1.3.3. Методы глобального планирования в
децентрализованных системах 24
1.3.4. Методы локального планирования 25
1.4. Применение РТС при проведении поисково-спасательных
работ 27
1.5. Общая концепция построения МРТС 33
1.5.1. Состав МРТС 33
1.5.2. Структура системы управления МРТС 35
1.5.3. Организация информационного обмена 37
Выводы....: 41
2. Глобальное планирование 43
2.1. Задачи, решаемые МРТС 44
2.1.1. Маркировка безопасных маршрутов эвакуации.
Постановка задачи 45
2.1.2. Нейтрализация очагов химического заражения.
Постановка задачи 45
2.2. Централизованное распределение задач в коллективе роботов 46


3
Стр.
2.2.1. «Ценовой» алгоритм распределения задач в
коллективе роботов 46
2.2.2. Генетический алгоритм распределения задач в
коллективе роботов 51
2.2.3. Сравнительный анализ алгоритмов централизованного
распределения задач в коллективе роботов 58
2.3. Мультиагентное распределение задач в коллективе роботов 59
2.4. Мультиагентное разбиение коллектива роботов на группы 72
Выводы 77
3. Локальное планирование 80
3.1. Формирование траекторий движения роботов 80
3.1.1. Метод «потенциалов» 81
3.1.2. Перемещение роботов к целевым точкам в среде с
препятствиями 83
3.1.3. Равномерное распределение роботов в рабочей зоне 87
3.1.4. Исследование устойчивости решения при равномерном
распределении роботов в рабочей зоне 89
3.2. Навигационная система МРТС 92
3.2.1. Определение координат робота. Интегрирование
уравнений кинематики 93
3.2.2. Определение координат робота. Метод триангуляции 94
3.2.3. Использование рекуррентного фильтра Калмана 96
Выводы 103
4. Управляющий центр МРТС 105
4.1. Блок формирования команд 106
4.2. Блок обработки данных 108
4.3. Построение картограммы заражения рабочей зоны 109
4.4. Определение параметров очагов химического заражения 113


4
Стр.
4.5. Правила составления прогнозов 114
4.6. Построение безопасных маршрутов эвакуации 119
Выводы 121
5. Экспериментальные исследования 123
5.1. Программная модель МРТС. Реализация разработанных
алгоритмов 123
5.2. Твердотельная динамическая модель МРТС с учетом
сенсорной системы роботов 130
5.3. Рекомендации по проведению натурного эксперимента 135
5.4. Перспективы использования полученных результатов 143
Выводы 146
Основные результаты и выводы 148
Список литературы 151
Приложение А. Мультиагентное распределение задач в группе
роботов. Программный код модели, разработанной в ПК AnyLogic 162
Приложение Б. Исходный код программной модели МРТС 171
Приложение В. ПК «V-Rep». Твердотельная динамическая модель
МРТС. Скрипты 179
Приложение Г. Акты использования результатов работы 182


















  обзор существующих АМ
   

   в наши дни понятья автоматизировании магазин  предразумевает магазин где вся продажа  товаров происходит через вендинговые аппараты. 
   вендинговые аппараты от себе представляют аппаратыпредназначенные для продажи определенного типа товаров.
   
   Автоматизированные вендинговые магазины — один из последних европейских трендов. Крупные бренды уже повсеместно предлагают на рынке модели своих франшиз. Так компания AutoSales, открыла только три автоматизированных магазина в июне, сеть магазинов уже близка к 250 учреждениям.
Вендинговый магазин «Abierto 25 horas» открыт в провинции Леон (Испания) в муниципалитете Валенсия-де-Дон-Хуан, город имеет население чуть более 5000 жителей.





Автоматизированный магазин оборудован пятью торговыми автоматами — это холодные и горячие напитки, закуски, выпечка, презервативы, попкорн, бутерброды, горячая еда и даже шашлык. Магазин установлен на главной улице города.
   Хотел бы Отметит, что в последние годы российские предприниматели тоже предпочитают устанавливать несколько торговых автоматов разной направленности в одном месте. Но обычно это система не объединяется единым стилем и не брендируется. В Европе, комплекс автоматов представляет как единый вендинговый магазин, под одним брендом и стилизацией.
   Но у такихвендинговых магазинах есть Огромный недостаток, они могут работать толка с мелко габаритными товарами и в них мало мест для хранения товаров что приводит того что часто товарызаканчиваются.Сложно приставить супермаркет или гипермаркеты работающим по таким принципам, в таких магазинах не предусмотрен складная хранения и продажа крупногабаритных товаров. Чтобы автоматизировать крупные магазины или супермаркеты необходимо автоматизироватьхранения товаров нужно выбрать такой автоматизированиисклад который может обеспечить эффективная хранения и быстрое перемещения товаров территории склада.
   
   
   
  обзор существующих АС
   для создания автоматизированного магазина были просмотрены разные виды  автоматизированных складов коториеширако используется в мире для хранения разиых товаров разново габарита. Цель выбрать такой тип хранения которимагла бы обеспечть эффективное хранения мелко и крупно габаритных товаров, быстрое перемещения и был малоэнергозатратным и надёжным. 
   В числе просмотренных автоматизированных складовKARDEXREMSTARHorizontal,Кран-штабелер
KARDEXREMSTARHorizontal
   Конструкция для складов с высотой до 4,5 метров, состоящая из грузовых блоков, передвигающихся по принципу горизонтальной карусели к двери доступа. Карусель управляется контролируемым компьютером манипулятором, который доставляет необходимый грузовой блок к месту выгрузки. Горизонтальные карусельные стеллажи могут быть установлены как в открытом виде, так и в закрытом.
   Главные модели KARDEX ПОКАЗАТЕЛИ RemstarHorizontal
   • эргономика
   • компьютерное управление
   • большая вместимость
   • особенно актуально для зданий с небольшими нагрузками на пол
   • для невысоких производственных и складских помещений
   
   Характеристики и описание  системы горизонтальные карусельные стеллажи
   
   Horizontal позволяет хранить грузы общей массой до 60 000 кг. При этом каждый движущийся блок хранения почти полностью грузонезависим, так как он смонтирован отдельно от общей направляющей кругового транспортера.
   KARDEX Горизонтальный - автоматизированная система хранения укомплектованная блоками, которые располагаются друг за другом и транспортируются мимо двери доступа во время вращения вертикальной ветки.
   Система может состоять из одной замкнутой ветки или комбинировать несколько горизонтальных веток с быстрой доступностью к блокам хранения для максимальной скорости погрузки-разгрузки и комплектации заказов. Данная система базируется на принципе «Товар к человеку».
   Так как по горизонтали - система с компьютерным управлением и с цифровыми индикаторами всех процессов, работа данной системы осуществляется на основе принципа безбумажного делопроизводства и управления. Более того, вы можете использовать связь хост для загрузки нескольких заказов последовательно или одновременно. Как только необходимый блок найден, система автоматически транспортирует следующий по порядку блок к двери доступа.
   KARDEX Horizontal может предложить различные комбинации организации системы что приводит к невероятному уменьшению рабочей площади оператора с целью снижения затрат времени на переходы и повышения степени автоматизации процесса хранения и перемещения грузов
   Недостатки 
* Не эффективное использования территорий
* Энергозатратность
* Медленная работа 
* Ограничены груза хранения
* Не надежность (на случи поломки вся линия остановится)
* Ограничении ассортимент товаров 
http://www.kiit.ru/katalog/avtomatizirovannye-sklady/vertikalnye-karuselnye-sklady/gorizontalnyj-karuselnyj-stellazh-kardex-industriever-horizontal-/




KivaSystems
	KivaSystems от себя представляет группа роботов которые передвигаются в территории склада изначальновычеркнутым линям находят нужное полки и привзет полку к оператору«Вы не должны идти к полкам, чтобы получить вещи - полки прибывают к Вам».. Вес склад состоит из передвижных полок Размер которых  — 1,2 м на 1,8 м.
      В то время как потребители покупают все больше и больше товаров в одном из крупнейших интернет-магазинов в мире Amazon, он продолжает развиваться и снабжает свои склады роботами, которые могут работать гораздо быстрее людей. Работу, которую раньше выполняли часам, теперь делают роботы за считанные минуты. Они не врезаются друг в друга благодаря своим сенсорам, и не бьют товар. Каждый из роботов весит 145 килограмм, а их характеристики предполагают подъем груза весом до 340 килограмм и перемещение со скоростью до 6,5 км/ч, Заряжается 5 мин, работает 1 час. 
      Летом несколько роботов Kiva проходили тест на складе в Калифорнии, теперь же эти оранжевые работники базируются сразу на десяти крупнейших складах Amazon'на в Калифорнии, Техасе, Нью-Джерси, Вашингтоне и Флориде, что позволяет компании отправлять миллионы единиц товаров потребителям. Новые роботы помогут интернет-гиганту справиться с доставкой товаров во время распродажи CyberMonday. Например, в прошлом году в этот день было заказано около тридцати семи миллионов товаров. То есть, на Amazon поступало где-то четыреста двадцать шесть заказов в секунду.


   В частности, с лета такие роботы работают на складе Amazon в калифорнийском Трейси. Общая площадь комплекса составляет почти 111,5 тыс. кв. м. В среднем сотрудники проходили дистанцию более 32 км в день, собирая заказанные товары, теперь этим занимаются роботы, отмечает газета. 
   Издание цитирует нынешних и бывших работников Amazon, согласно которым благодаря новой системе удается собрать и просканировать по меньшей мере 300 единиц товара в час по сравнению со 100 единицами при старой системе.
   Как напоминает газета, ритейлер купил KivaSystemsInc. в 2012 году за $775 млн. После сделки Amazon прекратил продавать роботов Kiva другим компаниям.
   Но такая система имеет ряд недостатков нужно оставить коридоры для передвижения роботов что приводит неэффектному использованию площади склада, для получения нужного товара необходимо перемешать полку целиком, если в соседстве нужной нам полки есть другие тогдачтобы освободить дорогу надо передвинуть соседние, во время передвижения полки могут упасть товары по этому надо принять мери безопасности  (одеть чехли, поставить защитные приспособления и т.д. ) 
   
Кран-штабелер
      Автоматизированный склад для ящиков с высокой производительностью и высокой плотностью застройки предназначен для клиентов, у которых есть широкий ассортимент малогабаритных товаров, характеризующейся быстрым товарооборотом. Благодаря использованию различных подающих единиц можно с их помощью обслуживать контейнеры, лотки или коробки. Инновационные подающие устройства также дают возможность обслуживать одновременно контейнеры и коробки. Транспортные единицы складируются в стеллажах с канальной конструкцией с единичной, двойной или четверной глубиной. Кран-штабелер в системах mini-load  – это очень быстрое и экономичное оборудование, отличающееся высокой прочностью.


 
Характеристика параметров крана-штабелера:
грузоподъемность: до 300 кг;
высота: до 20 м;
минимальная ширина коридора: 750 мм;
горизонтальное ускорение: до 3 м/с2;
вертикальная скорость: до 120 м / мин;
вертикальное ускорение: до 1,5 м/с2.

	Минусы такой системы
* неэффективная использования пространства  (между полками коридор 750мм)
* мало габаритные груз
* медленная работа
* медленная работа, на одном лине работает один кран-штабелер и на случи поломки вся линия остановится

AutoStore
	AutoStoreэто кубообразная система в котором используется все имеющееся пространства складского хранение. Такая система несколько раз увеличит объём складского пространства. Склад состоит из контейнеров которые расположенной непосредственно один за другим. Радиоуправляемые роботы перемещаются по рельсам наверху куба, отпускаются вниз, чтобы подхватить контейнеры и отправить их на рабочие станции для выполнения или пополнения заказа. Все операции выполняются эффективно и четко на высокоскоростных рабочих станциях 



   


.......................