[發明專利]一種多機器人協同作業任務的描述方法

有效

• 申請號: 201810264324.4
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108527367B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 翟敬梅;郭培森
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

本發明公開了一種多機器人協同作業任務的描述方法，分為三個層次對總目標任務進行描述：（1）描述組成總目標任務的各產品級子任務；（2）描述各產品級子任務的優先級、變化特征的狀態序列、優化目標及參考坐標系；（3）描述各產品級子任務各個變化特征的狀態序列。本發明所提供的多機器人協同作業任務的描述方法可以表達易于計算機讀取和識別的機器人工作站總體作業任務，便于后續的機器人的任務分配和調度等智能決策，有效解決了目前人工方法處理機器人任務的分解、子任務序列和時序約束關系等，實現機器人作業生產全自動化、智能化。

技術領域

本發明屬于智能機器人領域，特別涉及一種多機器人協同作業任務的描述方法。

背景技術

隨著信息技術、機器人技術的不斷發展，機器人在工業生產上發揮著越來越重要的作用。與此同時，隨著“工業4.0”和“中國制造2025”等主題的提出和發展，以及目前生產越來越趨向于小批量、個性化，制造周期越來越短，柔性智能化制造是我國制造業發展的必然趨勢。因此，對機器人的作業要求也隨之提高，作業任務的復雜度不斷增大，單機器人作業已經越來越難以滿足生產需求。多機器人系統組成的工作站可以通過溝通和協調完成更加多樣化和復雜的任務。與單機器人相比而言，具有可靠性高、成本低、容錯性好、結構簡單等特點。

然而，多機器人協同作業并不意味著簡單地把多個機器人堆砌在一起，這樣容易引起由行為上的并行性和突發性、位置上的沖突性等導致的機器人之間的沖突對抗，使得多機器人系統的整體性能不升反降，不能充分發揮優勢提高生產效率。因此，為了提高多機器人系統完成作業任務的效果和效率，需要對多機器人協作提供任務級的智能決策支持。

要對多機器人協作任務進行智能決策，首先是建立一個可描述多種機器人作業任務的數據模型。現有的多機器人協同作業任務的描述方法多是事先人工對目標任務進行分解，分別對各機器人需要執行的一系列子動作的各個參數和子動作間的約束關系進行定義。當目標任務的復雜度提高時，所構建的機器人工作站很難保證方案最優而且工作效率很低。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多機器人協同作業任務的描述方法，可以克服目前使用通過表示機器人各個子動作的細節以及不同子動作間的約束關系進而描述多機器人協同作業任務的方法導致的效率低的問題。

本發明為實現上述目的采用以下的技術方案：

一種多機器人協同作業任務的描述方法，分為三個層次對總目標任務進行描述，包括：

(1)描述組成總目標任務的各產品級子任務；

(2)描述各產品級子任務的優先級、變化特的狀態序列、優化目標及參考坐標系；

(3)描述各產品級子任務各個變化特征的狀態序列。

進一步地，所述層次(1)中產品級子任務表示的是機器人操作對象(如零件)的的狀態，而不包括機器人的子動作描述。

進一步地，所述層次(2)中優先級用于確定不同子任務的某一子動作占用同一機器人作業單元時的處理策略。對于優先級較高的子任務，則其子動作優先占用該機器人作業單元；對于優先級別較低的，則需在優先級較高的子任務的相應子動作完成后，方可占用該機器人作業單元。

進一步地，所述層次(2)中的變化特征的狀態序列包括操作對象屬性變化的特征的狀態序列以及操作對象之間新增特征的狀態序列。

進一步地，所述層次(2)中的優化目標用于提供給后續的智能決策模塊，決定多機器人的任務分配和調度等策略。

進一步地，所述層次(2)中的參考坐標系使用齊次變換矩陣表示相對于世界坐標系的位置姿態變換，即表示產品級子任務的機器人操作對象相對世界坐標的位置，同時也作為產品級子任務中各操作對象位置姿態的參考坐標系。