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1   術(shù)語和定義與縮略詞

2   系統(tǒng)架構(gòu)

2.1管理層

2.2調(diào)度層

2.3設(shè)備層

3   調(diào)度層系統(tǒng)模塊功能

3.1調(diào)度管理

3.2接口管理

3.3監(jiān)控管理

3.4系統(tǒng)管理

4   調(diào)度層系統(tǒng)接口消息交互實現(xiàn)方式

4.1管理層與調(diào)度層接口消息交互實現(xiàn)方式

4.2調(diào)度層與設(shè)備層接口消息交互實現(xiàn)方式

5   管理層與調(diào)度層接口數(shù)據(jù)要求

5.1管理層向調(diào)度層下發(fā)的數(shù)據(jù)

5.2調(diào)度層向管理層反饋的數(shù)據(jù)

6   調(diào)度層與數(shù)據(jù)層接口數(shù)據(jù)要求

6.1調(diào)度層向設(shè)備層下發(fā)的數(shù)據(jù)

6.2設(shè)備層向調(diào)度層反饋的數(shù)據(jù)

1   術(shù)語和定義與縮略詞

消息message

應(yīng)用系統(tǒng)間單向傳送的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包，一般由消息頭、消息體（數(shù)據(jù)塊）組成。

消息交互messageinteraction 

應(yīng)用系統(tǒng)間傳輸數(shù)據(jù)的過程，包括數(shù)據(jù)傳輸和對數(shù)據(jù)的處理。

WMS: 倉儲管理系統(tǒng)(Warehouse Management System) 

MES: 制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System)

ERP: 企業(yè)資源計劃(Enterprise Resource Planning) 

PLC: 可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)

OPC: 應(yīng)用于過程控制的OLE(OLE for Process Control) 

REST: 表述狀態(tài)轉(zhuǎn)移(Representational State Transfer) 

2   系統(tǒng)架構(gòu)

工業(yè)應(yīng)用移動機器人（以下簡稱移動機器人）系統(tǒng)由調(diào)度層與設(shè)備層兩部分組成， 管理層為移動機器人系統(tǒng)的上位系統(tǒng)， 構(gòu)架見圖1。

2.1管理層

管理層為移動機器人系統(tǒng)的上位系統(tǒng)，主要指WMS、MES、ERP等系統(tǒng)，向調(diào)度層下發(fā)任務(wù)，接收調(diào)度層的任務(wù)反饋信息。

2.2調(diào)度層

調(diào)度層為移動機器人系統(tǒng)的指揮中樞，接收上位系統(tǒng)下發(fā)的任務(wù)數(shù)據(jù)，并反饋任務(wù)執(zhí)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)；

向移動機器人下發(fā)任務(wù)數(shù)據(jù)及接收任務(wù)狀態(tài)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，完成對移動機器人的管理與調(diào)度，包括調(diào)度管理、接口管理、監(jiān)控管理、系統(tǒng)管理功能

2.3設(shè)備層

為移動機器人， 接收調(diào)度系統(tǒng)的任務(wù)指令并反饋任務(wù)指令狀態(tài)與運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。

3   調(diào)度層系統(tǒng)模塊功能

3. 1 調(diào)度管理

對系統(tǒng)中運行的任務(wù)和移動機器人進行統(tǒng)籌管理、調(diào)度，一般包含以下功能：

a) 任務(wù)管理： 處理系統(tǒng)運行過程中的各種任務(wù)包括任務(wù)接收、任務(wù)規(guī)劃、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)查詢、任務(wù)干預(yù)等；

b)車輛管理：對移動機器人進行統(tǒng)籌調(diào)度， 包括車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、車輛指派、任務(wù)控制、休息 （或休眠）與充電控制、故障處理等；

c)交通管理：對移動機器人進行交通管制， 包括路徑規(guī)劃， 交通資源管理， 死鎖檢測與解除等；

d)仿真管理：模擬移動機器人，完成調(diào)度仿真功能。

3. 2 接口管理

能夠?qū)崿F(xiàn)與相關(guān)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互，一般包括以下功能：

a) 調(diào)度層與管理層之間的數(shù)據(jù)通信接口管理；

b) 調(diào)度層與設(shè)備層之間的數(shù)據(jù)通信接口管理；

c) 與其它相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口管理。

3.3監(jiān)控管理

能夠顯示移動機器人系統(tǒng)的運行狀態(tài)，一般包括以下功能：

a)任務(wù)監(jiān)控：對任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)進行實時監(jiān)控；

b)車輛監(jiān)控：對移動機器人的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控；

c)圖形監(jiān)控：對移動機器人的行狀態(tài)進行圖形化監(jiān)視與控制；

d)故障報警：對系統(tǒng)內(nèi)的異常狀態(tài)進行提示及報警；

e)數(shù)據(jù)統(tǒng)計：對任務(wù)的歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、查詢

f)事件查詢：事件日志進行查詢。

3.4系統(tǒng)管理

提供調(diào)度層系統(tǒng)通用配置管理，一般括以下功能：

a)用戶管理：對用戶進行添加、編輯、刪除及密碼設(shè)置等管理；

b)權(quán)限管理：基于角色和資源的用戶權(quán)限管理。不同的用戶有不同角色，不同的角色有不同的資源，不同資源有不同的被操作權(quán)限

c)配置管理：調(diào)度層系統(tǒng)的配置項進行管理，可包括通用配置，調(diào)度規(guī)劃配置等；

d)事件管理：用于記錄系統(tǒng)運行時的關(guān)鍵信息及故障信息，可包含任務(wù)、車輛及系統(tǒng)信息。

4   調(diào)度層系統(tǒng)接口消息交互實現(xiàn)方式

4.1管理層與調(diào)度層接口消息交互實現(xiàn)方式

管理層與調(diào)度層之間的接口消息交互實現(xiàn)方式，一般有以下幾種：

a)報文通信接口(TCP/IP、UDP協(xié)議等）；

b) Web API服務(wù)接口(REST等）；

c) Web Service服務(wù)接口；

d) 數(shù)據(jù)庫中間表接口；

e) 動態(tài)鏈接庫接口(SDK等）；

f) 基千PLC的通信接口(MODBUS等）。

4. 2 調(diào)度層與設(shè)備層接口消息交互實現(xiàn)方式

調(diào)度層與設(shè)備層之間的接口消息交互實現(xiàn)方式，一般有以下幾種：a)報文通信接口(TCP/IP、UDP協(xié)議等）；

b) Web API服務(wù)接口(REST等）；

c) W eh Service服務(wù)接口；

d) 動態(tài)鏈接庫接口(SOK等）；

e) 基于PLC的通信接口(MODBUS等）。

5   管理層與調(diào)度層接口數(shù)據(jù)要求

5. 1 管理層向調(diào)度層下發(fā)的數(shù)據(jù)

管理層向調(diào)度層下發(fā)的數(shù)據(jù)須包括：

a)任務(wù)編號：上位系統(tǒng)給任務(wù)指定的唯一標識；

b)任務(wù)類型：上位系統(tǒng)給任指定的類型；

c)任務(wù)優(yōu)先級：上位系統(tǒng)給任務(wù)指定的優(yōu)先等級，決定任務(wù)執(zhí)行的優(yōu)先次序。

d)任務(wù)參數(shù)：上位系統(tǒng)給任指定的參數(shù)，用于滿足不同應(yīng)用的參數(shù)差異化需求，可包括起始位置，目標位置，操作類型等。

e)任務(wù)指令：上位系統(tǒng)給任務(wù)的指令，可包括創(chuàng)建、暫停、恢復(fù)、取消、等。

f)系統(tǒng)心跳：表示管理層系統(tǒng)是否在正常運行。

依據(jù)應(yīng)用場景，管理層向調(diào)度層下發(fā)的數(shù)據(jù)還可包括：

a)任務(wù)描述：上位系統(tǒng)給任務(wù)指定的描述；

b任務(wù)截止時間：上位系統(tǒng)給任務(wù)指定的最終截止時間

c)移動機器人選擇策略：上位系統(tǒng)期望執(zhí)行任務(wù)的移動機器人編號、分組等。

5.2調(diào)度層向管理層反饋的數(shù)據(jù)

調(diào)度層向管理層反饋的數(shù)據(jù)須包括：

a)任務(wù)編號：上位系統(tǒng)給任務(wù)指定的唯一標識；

b)任務(wù)狀態(tài)：前任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)，可包括任務(wù)等待、任務(wù)啟動、任務(wù)完成、任務(wù)取消等；

c)車輛編號：執(zhí)行任務(wù)的移動機器人編號；

e)位姿數(shù)據(jù)：移動機器人在系統(tǒng)中的當(dāng)前位姿，可包含路徑編號或?qū)嶋H坐標等數(shù)據(jù)；

f)目標位姿：移動機器人的目標位姿；

g)運行模式：移動機器人當(dāng)前的運行模式，可包括手動、自動、半自動等；

h)運行狀態(tài)：移動機器人的實時運行狀態(tài)，可包括電池電量、充電狀態(tài)、行走中、操作中、停止狀態(tài)、故障狀態(tài)等；

i)系統(tǒng)心跳：表示調(diào)度層系統(tǒng)是否在正常運行。

6   調(diào)度層與數(shù)據(jù)層接口數(shù)據(jù)要求

6.1 調(diào)度層向設(shè)備層下發(fā)的數(shù)據(jù)

調(diào)度層向設(shè)備層下發(fā)的數(shù)據(jù)須包括：

a) 目標位姿：移動機器人的目標位姿；

b) 操作類型：移動機器人當(dāng)前所要執(zhí)行的操作類型， 用于區(qū)分裝貨、 卸貨等不同的操作；

c) 擴展參數(shù)：移動機器人當(dāng)前任務(wù)的擴展參數(shù)， 用千滿足不同應(yīng)用的參數(shù)差異化需求；

d) 操作指令：調(diào)度層給設(shè)備層的操作指令， 可包括創(chuàng)建、 暫停、 恢復(fù)、 取消等；

e) 系統(tǒng)心跳：表示調(diào)度系統(tǒng)工作正常。

依據(jù)應(yīng)用場景，調(diào)度層向設(shè)備層下發(fā)的數(shù)據(jù)還可包括：

a) 路徑信息：移動機器人的將要行駛的點、段信息。

b) 行駛參數(shù)：移動機器人的行駛參數(shù)，可包含行駛距離、行駛速度等。

6.2設(shè)備層向調(diào)度層反饋的數(shù)據(jù)

設(shè)備層向調(diào)度層反饋的數(shù)據(jù)須包括：

a)車輛編號：移動機器人在系統(tǒng)中的唯一標識

b) 當(dāng)前速度：移動機器人當(dāng)前的行駛速度。

c) 位姿數(shù)據(jù)：移動機器人在系統(tǒng)中的當(dāng)前位姿，可包含路徑編號或?qū)嶋H坐標等數(shù)據(jù)。

d) 目標位姿：移動機器人的目標位姿。

e) 操作類型：移動機器人當(dāng)前所要執(zhí)行的操作類型，用于區(qū)分裝貨、卸貨等不同的操作。

f)任務(wù)狀態(tài)：移動機器人當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)，可包括開始完成、取消等。

g)運行模式：移動機器人當(dāng)前的運行模式可包括手動、自動、半自動等。

h)系統(tǒng)心跳：表示設(shè)備層工作正常。

i)運行狀態(tài)：移動機器人的實時運行狀態(tài)，可包括電池電量、充電狀態(tài)、行走中、操作中、停止狀態(tài)、故障狀態(tài)、安全防護狀態(tài)等。

j)事件數(shù)據(jù)：移動機器人運行時的關(guān)鍵信息及故障信息，可包含行駛狀態(tài)、導(dǎo)航狀態(tài)、操作狀態(tài)、通訊態(tài)等數(shù)據(jù)。

移動機器人管理層與調(diào)度層交互的主要是任務(wù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式如下表