基于ROS的智能车间“制造-运输”异构多智能体协同共融关键技术研发

需求的背景和应用场景

在当今智能制造的发展趋势下，智能车间作为实现高效、灵活生产的核心环节，对于提升制造业的整体竞争力具有至关重要的作用。然而，传统车间在“制造-运输”过程中往往面临诸多痛点，如设备间协同不足、物流效率低下、资源调度不灵活等，这些问题严重制约了生产效率与成本控制。特别是随着生产任务的多样化和复杂化，如何有效整合制造资源与运输资源，实现异构多智能体（如工业机器人、自主移动机器人AMR等）的高效协同作业，成为亟待解决的关键问题。因此，本技术需求旨在开发一套基于ROS（Robot Operating System）的智能车间“制造-运输”异构多智能体协同共融系统，以应对上述挑战，提升智能车间的整体效能，满足现代制造业对于高柔性、高效率生产模式的迫切需求。

要解决的关键技术问题

1. 异构多智能体协同调度架构设计：需建立群集系统的形式化描述方法，明确各智能体的角色、状态及交互规则，设计适用于智能作业生产与物流资源实时交互需求的协同模式，确保系统能够高效、有序地运行。
2. 基于ROS的智能车间调度策略开发：针对“制造-运输”任务，设计优化调度模型，特别考虑利用多载量AMR实现总配送成本最小化的目标。提出相应的算法对模型进行求解，并通过仿真或实际测试验证算法的有效性与可行性。
3. 全局视觉识别与路径规划算法设计：开发能够实现对车间环境全局视觉感知的算法，准确识别障碍物、工作区域及目标位置。基于识别结果，设计高效的路径规划算法，确保智能体能够安全、快速地完成任务。
4. 集成软硬件系统开发：整合全局视觉感知系统、工业机器人与AMR异构协同系统以及通信与协作系统，构建完整的智能车间协同共融平台。针对具体企业的制造车间升级改造需求，进行系统集成与测试，验证设计的有效性与实用性。

效果要求

本项目旨在通过研发基于ROS的智能车间“制造-运输”异构多智能体协同共融系统，实现以下效果：

• 显著提升生产效率：通过优化调度与路径规划，减少等待时间与运输成本，提高整体生产效率。
• 增强系统灵活性：异构多智能体的协同作业能力使得系统能够轻松应对生产任务的变化，提升生产线的柔性与适应性。
• 降低运营成本：通过智能化调度与高效路径规划，减少资源浪费与能耗，降低企业的运营成本。
• 推动技术创新：本项目将ROS应用于智能车间的异构多智能体协同共融，为智能制造领域的技术创新提供有力支撑，提升企业的核心竞争力。同时，项目的成功实施也将为类似场景下的技术应用提供可借鉴的经验与模式。