随着移动机器人在企业的深度应用，一些潜伏的问题开始引起重视：如何优化移动机器人利用率，满足业务高峰节拍？如何减少机器人拥堵死锁，提高效率？多机种协作、多区域运行、多设备交互应如何实现？事实上，这一系列问题有一个共同的答案，那就是移动机器人调度系统。

在某知名汽车品牌刚投入使用的智能工厂中，一辆无人驾驶平衡重叉车式机器人在前往物料暂存区搬运货物的途中偶遇了一辆载着货架的AGV机器人，俩“人”远远地打了个招呼，轻移脚步擦身而过。

从前在科幻电影中见到的场景，如今在各个制造工厂、仓库中已屡见不鲜。

近年来，随着我国数字化转型、智能升级的脚步加快，企业对机器人的需求逐年增加，机器人产业进入快速发展期，尤其是以AGV、AMR、无人叉车等为代表的移动机器人市场规模更是扩张迅速。从数据上来看，我国移动机器人市场规模由2018年的34.96亿元扩大至2022年的96.73亿元[1]。2023年前三季度移动机器人领域共发生20起融资事件，融资总额累计超过12亿[2]。

不过，随着移动机器人在企业的深度应用，一些潜伏的问题开始引起重视：

◉ 如何优化移动机器人利用率，满足业务高峰节拍？

◉ 如何减少机器人拥堵死锁，提高效率？

◉ 多机种协作、多区域运行、多设备交互应如何实现？

事实上，这一系列问题有一个共同的答案，那就是移动机器人调度系统。

移动机器人调度系统概览

目前，移动机器人的调度大致可以分为两个部分，一个是依靠移动机器人自身搭载的车载控制系统，能够进行简单的车辆驱动、导航、导引和路径选择等功能，另一部分则是发布指令的核心上位系统，即移动机器人调度系统。

移动机器人调度系统向上连接MES、WMS等上游系统，向下管理区域内所有移动机器人，能够对管辖区域内资源进行配置管理与动态分配，对各类移动机器人进行任务指派、调度协同和交通管制，以提高移动机器人的工作效率，实现多台移动机器人协同作业，是名副其实的移动机器人“指挥官”。

移动机器人调度系统通常由以下几个模块组成：

图1 移动机器人调度系统功能

• 地图构建模块：该模块通常负责生成和维护移动机器人工作场景地图。通过移动机器人搭载的传感器（如激光雷达、摄像头、超声波传感器等）感知周围环境，并上传至地图构建模块；地图构建模块会对收集到的传感器数据进行处理和滤波，以消除噪声和异常值，提高地图的准确性和稳定性；通过分析数据，地图构建模块会提取环境中的特征信息，并将提取到的信息转化为地图表现形式，通常有栅格地图或拓扑地图两种，栅格地图将环境划分为网格单元，每个单元表示一种状态（如自由、占据、未知等），拓扑地图则侧重于描述环境中不同位置之间的关系。地图构建模块支持实时地图更新，随时反映环境变化。构建的地图将为移动机器人的导航、路径规划和决策等任务提供支持。

• 交通管制模块：通过移动机器人搭载的传感器，交通管制模块能对场景内交通状况进行实时监测，包括拥堵程度、碰撞事故等情况。对交通数据进行收集、分析后，交通管制模块可以实现交通状况的预测，基于实时交通数据和预测结果，交通管制模块可以及时优化移动机器人的路线，并与调度系统中的其他模块进行实时通信，如任务调度模块等，及时改变调度策略，实现全局的交通调度和协同，提高移动机器人的运行效率。

• 任务调度模块：任务调度模块是移动机器人调度系统中的核心模块。当它接收到来自上层系统（如MES、WMS等）的任务请求后，会计算出完成该任务所需的步骤和资源，如所需机器人数量、路径规划、时间安排等，再选择可用的移动机器人来执行任务。这通常涉及到移动机器人的状态（如是否空闲、电量、位置等）和执行能力（如承载能力、速度等）。一旦选择了工作用机，任务调度模块还会实时监控执行情况，以便及时发现问题，重新规划任务或分配给其他移动机器人来完成。

• 碰撞避免模块：碰撞避免模块是移动机器人调度系统中的“安保人员”，用于确保移动机器人在执行任务时能够安全、顺利、避免碰撞的完成任务。碰撞避免模块会依据地图构建模块中储存的地图，进行预先规划避开已知障碍，同时，在移动机器人运行过程中，模块还会通过传感器实时检测移动机器人与障碍物之间的距离和相对运动状态，若检测到潜在的碰撞风险，则会立即采取措施避免碰撞，如通过调整移动机器人的速度、方向或这行紧急停止等操作，保障移动机器人在复杂的环境中安全地执行任务。

• 物流仿真模块：物流仿真模块通过对移动机器人工作场景和流程进行系统建模，利用相应的应用程序模拟实际系统运行状况，并统计和分析模拟结果，可以在实际部署前进行优化设计和效果验证。例如评估移动机器人数量、布局方式、运行流程，模拟移动机器人分布和任务分配策略，以确定高效、低成本、低等待的运行方案；还能够辅助工程师验证移动机器人分配、碰撞避免、路径规划等算法的可行性和准确性，检测和纠正潜在问题，减少实际部署时的故障和风险；模拟不同负载和环境条件下移动机器人的执行情况，以评估系统的效果和性能；通过实际场景的模拟，验证不同算法和策略下移动机器人的执行情况，以确定合适的应用方案。

• 远程预警模块：通过监测传感器数据、环境数据等，远程预警模块能及时监测到潜在事故风险（如烟雾、火灾等），并及时向相关人员发送警报，以便及时采取措施。遇到移动机器人出现故障、电量不足或其他问题导致任务无法完成的情况时，远程预警模块也会发出警报，避免任务延误。同时，远程预警模块还会监测移动机器人传感数据的准确性和稳定性，遇到数据异常或偏差过大的情况，模块也会发出警报，提醒相关人员进行检修或校准。