滚筒输送机是由电动滚筒、光电传感器、控制器、条码识别模块等设备组成的一种传输系统由于其具有可定制化、空间利用率高、成本低等优势被广泛用于物品分拣、生产线连接和物流系统集成等场合。

目前，滚筒输送机的部件已逐渐标准化从而形成了更高集成度的滚筒输送机包括直线两方向传送输送机、圆弧两方向传送输送机、直角四方向移载输送机、两方向升降输送机和斜坡输送机等功能模块升降输送机和斜坡输送机使得输送线可能存在三维多层结构ꎻ而直角移载输送机模块拥有4个方向的传输移载功能是输送线中的重要节点模块使输送线更加柔性化。

随着现代物流系统的发展需求更加复杂化、多样化滚筒输送机系统面临较多的挑战一条输送线中各个输送机之间构成复杂的拓扑关系需要特殊的数据结构来描述在复杂输送线结构中从某入口到某出口可能会出现多条路径不同路径根据传送距离、传送时间和一定的约束等存在优劣之分如何选择最优的可行输送路径是本文要解决的路径规划问题目前国内外关于输送线路径规划方法的研究主要基于网格法划分的环境模型运算量较大、实时性较差。

本文将以滚筒输送机为对象构建其环境模型并进行优化充分考虑输送线系统中的实际影响因素引入路径规划算法解决滚筒输送机中的路径选择问题。

滚筒输送机的模块之间需建立连接关系才能形成完整且流通的输送线完成相应的功能这里采用有向图的数据结构来构建输送线复杂连接用邻接矩阵为图结构的储存方式。

假定输送线有ｎ个模块构成图Ｇ＝(ＶＥ)的ｎ个顶点即Ｖ＝{ｖ０ｖ１...ｖｎ－１}图的邻接矩阵是一个ｎ×ｎ的二位数组用Ａ[ｎ][ｎ]表示且数组的元素为:

式中:Ａ[ｉ][ｊ]＝１—模块ｉ和模块ｊ之间有连接且连接方向为从模块ｉ指向模块ｊ；Ａ[ｉ][ｊ]＝０—模块ｉ和模块ｊ无任何方向的连接。

上述无加权的有向图能准确描述滚筒输送机的结构便于上位机图形绘制、动态监控等也易于实现较少模块输送线的路径规划但对于模块数量较大、连接较复杂的输送线基于上述图结构模型进行路径规划变得较为困难需要对上述建模方法进行适当改进。

本文分析了滚筒输送机的环境模型提出了以输送机当量衡量路径长度的计算方法并对较复杂输送线的结构模型进行了改进。

研究的结果表明:

(１)改进后的结构模型简化了图结构并降低了路径规划的难度。

(２)针对最短路径选择问题分别采用较为经典的 Dijkstra 算法和启发式的改进蚁群算法进行求解分析了两种算法的适用场合。

(３)针对输送线应用的两种实际工况提出了相应的动态修正策略为解决这两类约束下滚筒输送机路径最优规划提供了有效的解决方案也可为其他类型输送线的路径规划提供借鉴。