[發(fā)明專利]一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810064040.0
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108364069A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 敖銀輝;王全剛;許俊芳;張沙清;張志宏
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué);惠州市廣工大物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同創(chuàng)新研究院有限公司
• 主分類號: G06N3/12
• 分類號: G06N3/12
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 葉新平

1.一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.建立機(jī)器人D-H結(jié)構(gòu)參數(shù)，并建立對應(yīng)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；

S2.對所述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程中無干涉焊點(diǎn)的位姿進(jìn)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，求出表征每個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)角的可行逆解；

S3.對所述可行逆解進(jìn)行編碼，生成初代種群染色體；

S4.建立機(jī)器人兩個(gè)焊點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)角變化量的目標(biāo)函數(shù)；

S5.建立所述目標(biāo)函數(shù)的適應(yīng)度函數(shù)；

S6.對所述初代種群染色體進(jìn)行遺傳迭代操作，直到其子代種群染色體滿足所述適應(yīng)度函數(shù)的停止準(zhǔn)則，將該子代種群染色體作為最優(yōu)種群染色體；

S7.對所述最優(yōu)種群染色體進(jìn)行解碼后得到最優(yōu)焊接路徑序列及其最優(yōu)逆解。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法，其特征在于，在所述步驟S3中，對所述可行逆解進(jìn)行編碼采取的編碼方式為實(shí)數(shù)編碼，所述初代種群染色體采用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法，其特征在于：在所述步驟S5中，所述適應(yīng)度函數(shù)的倒數(shù)定義為所述路徑評價(jià)函數(shù)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法，其特征在于，在所述步驟S6中，所述迭代遺傳操作包括步驟：

S6-1.設(shè)定選擇算子，在本代種群染色體中選定兩個(gè)個(gè)體序列；

S6-2.設(shè)定交叉算子，對選定的兩個(gè)所述個(gè)體序列作部分匹配交叉運(yùn)算，產(chǎn)生兩個(gè)交叉子代；

S6-3.設(shè)定變異算子，對所述交叉子代做插入變異運(yùn)算，產(chǎn)生下一代種群染色體。

5.如權(quán)利要求4所述的一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法，其特征在于：在所述步驟S6-2中，所述部分匹配交叉運(yùn)算包括步驟：

S6-21.在每個(gè)所述個(gè)體序列中隨機(jī)選擇兩個(gè)基因，并將兩個(gè)所述基因之間的序列片段為交叉片段；

S6-22.交換兩個(gè)所述個(gè)體序列的所述交叉片段，產(chǎn)生原始后代；

S6-23.確定所述序列片段外基因的映射關(guān)系；

S6-24.通過所述映射關(guān)系，替換兩個(gè)所述序列片段外對應(yīng)位置的基因，得到將所述原始后代合法化的所述交叉子代。

6.如權(quán)利要求5所述的一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法，其特征在于，在所述步驟S6-3中，所述部分匹配交叉運(yùn)算為：在一個(gè)所述交叉子代中隨機(jī)選擇一個(gè)基因點(diǎn)，將它取出并插入另一個(gè)隨機(jī)的位置。

7.如權(quán)利要求5所述的一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法，其特征在于，在所述步驟S6-1中，所述選擇算子為隨機(jī)遍歷抽樣法；在所述步驟S6-2中，所述部分匹配交叉運(yùn)算的交叉概率為0.9；在所述步驟S6-3中，所述插入變異運(yùn)算的變異概率為0.05。

8.如權(quán)利要求1所述的一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法，其特征在于，在所述步驟S6中，所述停止準(zhǔn)則為：滿足所述適應(yīng)度函數(shù)的預(yù)設(shè)指標(biāo)或達(dá)到迭代次數(shù)的上限。

9.如權(quán)利要求8所述的一種基于遺傳算法的機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述步驟S6具體為：對所述初代種群染色體進(jìn)行多次迭代遺傳操作后生成的子代種群染色體，滿足所述適應(yīng)度函數(shù)的預(yù)設(shè)指標(biāo)且未達(dá)到迭代次數(shù)的上限時(shí)，則所述子代種群染色體作為所述最優(yōu)種群染色體，或不滿足所述路徑評價(jià)函數(shù)的預(yù)設(shè)指標(biāo)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行多次迭代遺傳操作后達(dá)到迭代次數(shù)的上限，得到的終代種群染色體作為所述最優(yōu)種群染色體；或者，對所述初代種群染色體進(jìn)行多次迭代遺傳操作后的子代種群染色體，達(dá)到迭代次數(shù)的上限，則該子代種群染色體作為所述最優(yōu)種群染色體。