[發(fā)明專利]一種多機(jī)器人協(xié)同的汽車零配件焊接最優(yōu)路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710575883.2
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107390684B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳立定;謝鵬程
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種多機(jī)器人協(xié)同的汽車零配件焊接最優(yōu)路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、焊點(diǎn)信息的預(yù)處理步驟；

S2、焊點(diǎn)路徑規(guī)劃步驟：在獲得焊接任務(wù)的焊點(diǎn)信息之后，確認(rèn)總體焊點(diǎn)信息C＝(c₁,c₂,c₃,…,c_n)，其中c_i表示不同焊點(diǎn)；根據(jù)焊接機(jī)器人的數(shù)量確定焊接任務(wù)T＝(T₁,T₂,T₃,…,T_n)，其中T_i為單臺機(jī)器人的焊接任務(wù)；使用基于協(xié)同進(jìn)化的混合遺傳-粒子群優(yōu)化算法，將焊接任務(wù)T的焊點(diǎn)信息作為輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，經(jīng)過迭代運(yùn)算之后，得出滿足要求的焊接路徑；具體包括：

S21、粒子群初始化：針對焊接任務(wù)T_i，初始化焊接機(jī)器人的粒子群，群體初始規(guī)模m，并對每臺焊接機(jī)器人的焊接點(diǎn)進(jìn)行編碼，對每臺焊接機(jī)器人，按焊接點(diǎn)編號的編碼生成初始粒子群{θ₁,θ₂,θ₃,…,θ_m}，其中每個(gè)粒子θ_i代表一條焊接路徑；

S22、對給定的焊接任務(wù)確定多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，然后根據(jù)路徑目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)建立適應(yīng)度評價(jià)函數(shù)；

S23、粒子群適應(yīng)度評價(jià)：不同焊接機(jī)器人之間的路徑由全局適應(yīng)度函數(shù)評估，判斷兩臺焊接機(jī)器人之間在運(yùn)動(dòng)過程發(fā)生干涉和焊點(diǎn)分配是否合理；對于任一粒子群，隨機(jī)選擇種群合作者，進(jìn)行全局適應(yīng)度評價(jià)，如果滿足條件則輸出結(jié)果，否則執(zhí)行步驟S24；

S24、將初始化的所有粒子作為遺傳算法的初始解，使用遺傳算法獲得一個(gè)全局最優(yōu)解gabest；

S25、粒子群更新迭代操作，每臺焊接機(jī)器人，對于每個(gè)粒子群，計(jì)算每個(gè)粒子θ_i的適應(yīng)度，并根據(jù)適應(yīng)度評價(jià)計(jì)算個(gè)體最優(yōu)解pbest_i和全局最優(yōu)解gbest；然后進(jìn)行焊接機(jī)器人粒子群進(jìn)化操作；

S26、更新得到新一代的粒子群，判斷是否滿足終止條件，若不滿足終止條件，則返回步驟S24，否則跳轉(zhuǎn)到步驟S23；

S27、綜合每個(gè)子問題的解，綜合每臺焊接機(jī)器人的路徑得到完整結(jié)果；

S3、焊點(diǎn)路徑規(guī)劃轉(zhuǎn)化為焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的步驟。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中焊點(diǎn)信息的預(yù)處理步驟包括：首先采用視覺圖像處理系統(tǒng)對所需要的焊接飾件進(jìn)行圖像識別和特征提取，將檢測到的焊點(diǎn)數(shù)量和位置信息與預(yù)先設(shè)定的焊點(diǎn)數(shù)和位置信息進(jìn)行比較，保證焊點(diǎn)總數(shù)和位置都是正確的。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，首先根據(jù)焊接任務(wù)確認(rèn)路徑規(guī)劃的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，建立適應(yīng)度評價(jià)函數(shù)；其次分配多機(jī)器人焊接任務(wù)，將多臺焊接機(jī)器人的路徑規(guī)劃問題分解成單臺焊接機(jī)器人的路徑規(guī)劃子問題，對于每臺焊接機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃，并將結(jié)果與其他機(jī)器人進(jìn)行協(xié)同進(jìn)化，最后合并所有子問題的解得到完整路徑規(guī)劃結(jié)果。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S26中所述終止條件為達(dá)到預(yù)定的迭代次數(shù)或結(jié)果精度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S25中焊接機(jī)器人粒子群進(jìn)化操作包括：

對于每個(gè)粒子θ_i，與pbest_i進(jìn)行交叉、變異操作得到新的粒子θ’_i，如果新粒子θ’_i的適應(yīng)度更優(yōu)則接受此操作，否則取消此次交叉、變異操作。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S25中焊接機(jī)器人粒子群進(jìn)化操作包括：

對于每個(gè)粒子θ_i，與gbest進(jìn)行交叉、變異操作得到新的粒子θ’_i，如果新粒子θ’_i的適應(yīng)度更優(yōu)則接受此操作，否則取消此次交叉、變異操作。