基于剪枝的混合码垛规划方法、装置及计算设备与流程

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明涉及智能机器人、物流仓储技术领域，具体涉及一种基于剪枝的混合码垛规划方法、装置、计算设备及存储介质。背景技术：2.在物流、仓储领域中，可通过机器人操作代替人工操作，对物料进行码垛、拆垛操作等，以减少人工劳动力。其中，码垛是指将物料摆放在托盘、笼车等码放容器中。通常单个码放任务中可能包含有多种尺寸的待码放的物料，为了合理地规划各种物料在码放容器中的物料摆放位置，可遍历各种码放情况，从中寻找较优的混码方案。然而，由于码放情况较多，使得遍历运算量较大，导致规划耗时长，码放规划效率较低。技术实现要素：3.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于剪枝的混合码垛规划方法、装置、计算设备及存储介质。4.根据本发明的一个方面，提供了一种基于剪枝的混合码垛规划方法，用于码放具有不同物料尺寸的多个物料，该方法包括：5.对码放容器进行分割得到多个分割结果；其中，每个分割结果包括多个分割区域；6.对每个分割结果进行物料填充，得到该分割结果对应的分割填充结果；其中，在物料填充过程中，根据剪枝参数对至少一个分割区域对应的分割分支进行剪枝；至少一个分割区域对应的分割分支为根据多种分割方式对至少一个分割区域进行分割所形成的多种分割情况；7.根据多个分割填充结果，确定目标混码垛型信息。8.根据本发明的另一方面，提供了一种基于剪枝的混合码垛规划装置，用于码放具有不同物料尺寸的多个物料，该装置包括：9.分割模块，适于对码放容器进行分割得到多个分割结果；其中，每个分割结果包括多个分割区域；10.填充模块，适于对每个分割结果进行物料填充，得到该分割结果对应的分割填充结果；其中，在物料填充过程中，根据剪枝参数对至少一个分割区域对应的分割分支进行剪枝；至少一个分割区域对应的分割分支为根据多种分割方式对至少一个分割区域进行分割所形成的多种分割情况；11.结果确定模块，适于根据多个分割填充结果，确定目标混码垛型信息。12.根据本发明的又一方面，提供了一种计算设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，处理器、存储器和通信接口通过通信总线完成相互间的通信；13.存储器用于存放至少一可执行指令，可执行指令使处理器执行上述基于剪枝的混合码垛规划方法对应的操作。14.根据本发明的再一方面，提供了一种计算机存储介质，存储介质中存储有至少一可执行指令，可执行指令使处理器执行如上述基于剪枝的混合码垛规划方法对应的操作。15.根据本发明提供的技术方案，采用迭代分割方式对码放容器进行分割，对每个分割结果进行物料填充，并且在物料填充过程中，根据剪枝参数对至少一个分割区域对应的分割分支进行剪枝，剪掉较次分割分支的运算量，有效地降低了算法复杂度，有效地缩减了规划耗时，提高了码放规划效率，便捷、高效地实现了对物料摆放位置的合理规划。16.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。附图说明17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：18.图1示出了根据本发明一个实施例的基于剪枝的混合码垛规划方法的流程示意图；19.图2示出了分割规划具体实施方式的流程示意图；20.图3示出了根据本发明一个实施例的基于剪枝的混合码垛规划装置的结构框图；21.图4示出了根据本发明实施例的一种计算设备的结构示意图。具体实施方式22.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。23.图1示出了根据本发明一个实施例的基于剪枝的混合码垛规划方法的流程示意图，该方法用于码放具有不同物料尺寸的多个物料，如图1所示，该方法包括如下步骤：24.步骤s101，对码放容器进行分割得到多个分割结果。25.码放容器可包括托盘、笼车等用于摆放物料的容器。在本实施例中，需要规划具有不同物料尺寸的多个物料在码放容器中的物料摆放位置。为了便于进行规划，可将物料尺寸的差异符合预设差异范围的物料视为相同物料尺寸的物料，例如，物料尺寸完全一样或者尺寸相近的物料。26.在规划过程中，对于具有不同物料尺寸的多个物料，根据指定的一个或多个来料顺序或者遍历所有可能的来料顺序，对码放容器进行分割，从而得到多个分割结果，每个分割结果包括多个分割区域。27.步骤s102，对每个分割结果进行物料填充，得到该分割结果对应的分割填充结果；其中，在物料填充过程中，根据剪枝参数对至少一个分割区域对应的分割分支进行剪枝。28.在物料填充的初始状态下，可将码放容器的单层区域作为初始的未填充区域，若当前待填充的物料尺寸的物料的数量足够多到可以平铺码放容器的一个或多个单层区域，则利用现有技术中的最优垛型规划方法将该物料尺寸的物料填满整个初始的未填充区域。对于数量不足以平铺单层区域的该物料尺寸的物料再与其他物料尺寸的物料进行混码规划。29.其中，针对每个分割结果，对该分割结果中的多个分割区域进行物料填充，得到该分割结果对应的分割填充结果。具体地，分割结果中有些分割区域是根据多种分割方式进行分割得到的，在本实施例中，将根据多种分割方式对分割区域进行分割所形成的多种分割情况称为该分割区域对应的分割分支。为了减少遍历运算量以提高码放规划效率，在物料填充过程中，根据剪枝参数对至少一个分割区域对应的分割分支进行剪枝，选取所需要的较优情况而不探索其他次优分割分支，从而剪掉较次分割分支的运算量，有效地降低了算法复杂度，提高了码放规划效率。30.步骤s103，根据多个分割填充结果，确定目标混码垛型信息。31.其中，每个分割填充结果包含有对应的分割结果中的各个分割区域中所填充物料的物料尺寸以及物料摆放位置。在步骤s103中，可从多个分割填充结果中选择空间利用率最高的分割填充结果作为目标分割填充结果，目标混码垛型信息包括：目标分割填充结果对应的分割结果中的各个分割区域中所填充物料的物料尺寸以及物料摆放位置。在确定了目标混码垛型信息之后，机器人可据此执行码垛操作。32.为了便于理解本方案，下面针对分割规划过程进行具体介绍。图2示出了分割规划具体实施方式的流程示意图，如图2所示，每个轮次的填充过程包括如下步骤：33.步骤s201，从多个物料中确定当前轮次待填充的目标物料并获得目标物料的未填充数量。34.为了符合实际的码垛需求，可根据物料尺寸来确定物料的来料顺序。根据来料顺序依次规划每种物料尺寸的物料的物料摆放位置，也就是说，在一种物料尺寸的物料全部码放完成之后规划码放下一种物料尺寸的物料，直至所有物料尺寸的物料都完成码放，结束迭代。来料顺序可以为指定的一个或多个顺序，也可为通过对所有物料尺寸进行全排序而得到的多个顺序，此处不做限定。在本实施例中，针对每个来料顺序都需要循环迭代地进行分割规划，也就是说，根据每个来料顺序进行分割规划时，都会涉及到一系列的循环迭代。图2实施例介绍的是每个来料顺序对应的分割规划过程。在当前来料顺序确定的情况下，根据当前来料顺序从多个物料中确定当前轮次待填充的目标物料。为了实现对垛型的精准规划，需要记录每个物料尺寸的物料的总数量、未填充数量以及已填充数量。在确定了目标物料之后，确定目标物料的未填充数量。35.步骤s202，从第一区域集合中提取一个未填充区域。36.为了便于描述循环迭代过程，还维护了两个集合，这两个集合分别为第一区域集合和第二区域集合，第一区域集合用于管理未填充区域，第二区域集合用于管理已填充区域，其中，第一区域集合是根据码放容器生成的，例如，可根据码放容器的单层区域生成。当需要针对位于该来料顺序中首位物料尺寸的物料进行规划时，生成一个新的单层区域作为初始的未填充区域并添加至第一区域集合中，即初始的第一区域集合中包含有一个未填充区域。从第一区域集合中提取一个未填充区域，用于将目标物料填充至该未填充区域中。37.步骤s203，判断数量为未填充数量的目标物料是否足以填满未填充区域；若是，执行步骤s204；若否，执行步骤s205。38.具体地，可获得填满未填充区域所需的目标物料的数量，若未填充数量大于或等于填满未填充区域所需的目标物料的数量，则说明数量为未填充数量的目标物料足以填满未填充区域；若未填充数量小于填满未填充区域所需的目标物料的数量，则说明数量为未填充数量的目标物料不足以填满未填充区域。39.步骤s204，在未填充区域中填满目标物料，生成新的未填充区域添加至第一区域集合中，并开始下一轮次的填充。40.在判断得到数量为未填充数量的目标物料足以填满未填充区域的情况下，在未填充区域中填满目标物料，生成新的未填充区域添加至第一区域集合中，以便进行下一轮次的填充。而后开始下一轮次的填充。41.另外，还将该填充后的未填充区域作为已填充区域添加至第二区域集合中，以便对已填充区域进行管理。42.步骤s205，分割未填充区域，利用分割后所得到的分割区域填充目标物料，并开始下一轮次的填充。43.在判断得到数量为未填充数量的目标物料不足以填满未填充区域的情况下，说明该未填充区域在完成对目标物料的填充之后还存在空闲的区域可用于填充其他的物料。具体地，可根据多种分割方式分割未填充区域，将该未填充区域分割成预设形状的分割区域，分割区域的形状可为l型等，此处不做限定。通过分割得到每种分割方式对应的分割区域，即形成多个分割分支。然后将多种分割方式对应的分割区域中能够容纳数量为未填充数量的目标物料的分割区域作为第一分割区域，在第一分割区域中填充目标物料，并将第一分割区域对应的第二分割区域作为同单层区域对应的未填充区域添加至第一区域集合中。而后开始下一轮次的填充。44.另外，还将该填充后的第一分割区域作为已填充区域添加至第二区域集合中，以便对已填充区域进行管理。45.由于可能多个分割分支中都存在能够容纳数量为未填充数量的目标物料的分割区域，使得第一分割区域的数量为多个，那么将这些第一分割区域对应的第二分割区域作为同单层区域多种分割分支对应的未填充区域添加至第一区域集合中，也就是说，这个单层区域存在多个分割分支的情况，则需遍历每个分割分支，针对每个分割分支，都需要对该分割分支对应的未填充区域进行规划。46.在物料填充过程中，可根据剪枝参数，对第一分割区域对应的分割分支和/或第二分割区域对应的分割分支进行剪枝，以保留所需要的较优情况而不探索其他次优分割分支，从而剪掉较次分割分支的运算量，有效地降低了算法复杂度，提高码放规划效率。可选地，可不对较早的几次分割进行剪枝，从而有助于增加探索的广度以得到更优的解。47.其中，剪枝参数包括以下至少一者：垛型评分、空间利用率、填充空间高度以及所填充的物料数量。垛型评分是根据填充后的分割区域的空间利用率、填充后的分割区域的顶层高度和/或填充后的分割区域中每个物料的支撑分布情况而获得的。48.在剪枝过程中，可采用下列方式进行剪枝：保留垛型评分符合第一预设垛型评分范围的填充后的第一分割区域对应的分割分支，去除其他第一分割区域对应的分割分支；和/或，保留空间利用率符合第一预设空间利用率范围的填充后的第一分割区域对应的分割分支，去除其他第一分割区域对应的分割分支；和/或，获得填充后的每个第一分割区域所形成的填充空间高度，保留填充空间高度符合预设高度范围的第一分割区域对应的分割分支，去除其他第一分割区域对应的分割分支；和/或，保留垛型评分符合第二预设垛型评分范围的填充后的第二分割区域对应的分割分支，去除其他第二分割区域对应的分割分支；和/或，保留空间利用率符合第二预设空间利用率范围的填充后的第二分割区域对应的分割分支，去除其他第二分割区域对应的分割分支；和/或，获得填充后的第二分割区域所填充的物料数量，保留物料数量符合预设物料数量范围的第二分割区域对应的分割分支，去除其他第二分割区域对应的分割分支。49.例如，第一预设垛型评分范围和第二预设垛型评分范围可为：垛型评分从高到低的排序顺序中排列靠前的一定范围(如前3％等)，或者排列靠前的若干个，或者垛型评分大于一定阈值等。第一预设空间利用率范围和第二预设空间利用率范围可为：空间利用率从高到低的排序顺序中排列靠前的一定范围(如前15％等)，或者排列靠前的若干个，或者空间利用率大于一定阈值等。预设高度范围可为：填充空间高度从低到高的排序顺序中排列靠前的一定范围(如前2％等)，或者排列靠前的若干个，或者填充空间高度小于一定阈值等。预设物料数量范围可为：第二分割区域所填充的物料数量从多到少的排序顺序中排列靠前的一定范围(如前8％等)，或者排列靠前的若干个，或者所填充的物料数量大于一定阈值等。50.循环迭代执行上述步骤s201至步骤s205步骤，若完成针对所有物料的填充，则终止循环。51.根据本实施例提供的基于剪枝的混合码垛规划方法，采用迭代分割方式对码放容器进行分割，对每个分割结果进行物料填充，并且在物料填充过程中，根据剪枝参数对至少一个分割区域对应的分割分支进行剪枝，剪掉较次分割分支的运算量，有效地降低了算法复杂度，有效地缩减了规划耗时，提高了码放规划效率，便捷、高效地实现了对物料摆放位置的合理规划。52.图3示出了根据本发明一个实施例的基于剪枝的混合码垛规划装置的结构框图，该装置用于码放具有不同物料尺寸的多个物料，如图3所示，该装置包括：分割模块310、填充模块320以及结果确定模块330。53.分割模块310适于：对码放容器进行分割得到多个分割结果；其中，每个分割结果包括多个分割区域。54.填充模块320适于：对每个分割结果进行物料填充，得到该分割结果对应的分割填充结果；其中，在物料填充过程中，根据剪枝参数对至少一个分割区域对应的分割分支进行剪枝；至少一个分割区域对应的分割分支为根据多种分割方式对至少一个分割区域进行分割所形成的多种分割情况。55.结果确定模块330适于：根据多个分割填充结果，确定目标混码垛型信息。56.可选地，填充模块320进一步适于：从多个物料中确定当前轮次待填充的目标物料并获得目标物料的未填充数量；从第一区域集合中提取一个未填充区域；第一区域集合是根据码放容器生成的；判断数量为未填充数量的目标物料是否足以填满未填充区域；若足以填满未填充区域，则在未填充区域中填满目标物料，生成新的未填充区域添加至第一区域集合中，并开始下一轮次的填充；若不足以填满未填充区域，则分割未填充区域，利用分割后所得到的分割区域填充目标物料，并开始下一轮次的填充；若完成针对所有物料的填充，则终止循环。57.可选地，填充模块320进一步适于：根据多种分割方式分割未填充区域，得到每种分割方式对应的分割区域；将多种分割方式对应的分割区域中能够容纳数量为未填充数量的目标物料的分割区域作为第一分割区域；在第一分割区域中填充目标物料，并将第一分割区域对应的第二分割区域作为同单层区域对应的未填充区域添加至第一区域集合中。58.可选地，填充模块320进一步适于：将填充后的未填充区域以及填充后的第一分割区域作为已填充区域添加至第二区域集合中。59.可选地，填充模块320进一步适于：根据剪枝参数，对第一分割区域对应的分割分支和/或第二分割区域对应的分割分支进行剪枝。60.其中，剪枝参数包括以下至少一者：垛型评分、空间利用率、填充空间高度以及所填充的物料数量。垛型评分是根据填充后的分割区域的空间利用率、填充后的分割区域的顶层高度和/或填充后的分割区域中每个物料的支撑分布情况而获得的。61.可选地，填充模块320进一步适于：保留垛型评分符合第一预设垛型评分范围的填充后的第一分割区域对应的分割分支，去除其他第一分割区域对应的分割分支；和/或，保留空间利用率符合第一预设空间利用率范围的填充后的第一分割区域对应的分割分支，去除其他第一分割区域对应的分割分支；和/或，获得填充后的每个第一分割区域所形成的填充空间高度，保留填充空间高度符合预设高度范围的第一分割区域对应的分割分支，去除其他第一分割区域对应的分割分支；和/或，保留垛型评分符合第二预设垛型评分范围的填充后的第二分割区域对应的分割分支，去除其他第二分割区域对应的分割分支；和/或，保留空间利用率符合第二预设空间利用率范围的填充后的第二分割区域对应的分割分支，去除其他第二分割区域对应的分割分支；和/或，获得填充后的第二分割区域所填充的物料数量，保留物料数量符合预设物料数量范围的第二分割区域对应的分割分支，去除其他第二分割区域对应的分割分支。62.可选地，目标混码垛型信息包括：目标分割填充结果对应的分割结果中的各个分割区域中所填充物料的物料尺寸以及物料摆放位置。63.根据本实施例提供的基于剪枝的混合码垛规划装置，采用迭代分割方式对码放容器进行分割，对每个分割结果进行物料填充，并且在物料填充过程中，根据剪枝参数对至少一个分割区域对应的分割分支进行剪枝，剪掉较次分割分支的运算量，有效地降低了算法复杂度，有效地缩减了规划耗时，提高了码放规划效率，便捷、高效地实现了对物料摆放位置的合理规划。64.本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，计算机存储介质存储有至少一可执行指令，可执行指令可执行上述任意方法实施例中的基于剪枝的混合码垛规划方法。65.图4示出了根据本发明实施例的一种计算设备的结构示意图，本发明具体实施例并不对计算设备的具体实现做限定。66.如图4所示，该计算设备可以包括：处理器(processor)402、通信接口(communications interface)404、存储器(memory)406、以及通信总线408。67.其中：68.处理器402、通信接口404、以及存储器406通过通信总线408完成相互间的通信。69.通信接口404，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。70.处理器402，用于执行程序410，具体可以执行上述基于剪枝的混合码垛规划方法实施例中的相关步骤。71.具体地，程序410可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。72.处理器402可能是中央处理器cpu，或者是特定集成电路asic(application specific integrated circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。计算设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个cpu；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个cpu以及一个或多个asic。73.存储器406，用于存放程序410。存储器406可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。74.程序410具体可以用于使得处理器402执行上述任意方法实施例中的基于剪枝的混合码垛规划方法。程序410中各步骤的具体实现可以参见上述基于剪枝的混合码垛规划方法实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。75.在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。76.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。77.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。78.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。79.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。80.本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。81.应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。









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