[發明專利]基于多蟻群迭代尋優算法的焊接機器人路徑規劃方法

在審

• 申請號: 201911172134.0
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110802598A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 徐金雄;岑健
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B23K37/02
• 代理公司: 廣州恒華智信知識產權代理事務所(普通合伙) 44299
• 代理人: 姜宗華

本發明公開了一種基于多蟻群迭代尋優算法的焊接機器人路徑規劃方法，包括：對焊接構件建立三維坐標軸，并讀取焊接構件上所有焊接任務點的個數N_p以及各個焊接任務點的三維坐標；讀取用戶設置的多臺焊接機器人的起點坐標；初始化多蟻群迭代尋優算法的初始參數；通過多蟻群迭代尋優算法對多臺焊接機器人的焊接路徑進行迭代尋優，將尋找到的距離最短的路徑作為最優路徑結果輸出；對所述最優路徑結果進行優化；將優化后的路徑與多臺焊接機器人的起點坐標相結合作為多臺焊接機器人的焊接路徑規劃結果輸出。通過本發明，能夠實現焊接任務分配與路徑規劃過程的統一，不僅實現了焊接任務的自動化，同時還使得焊接機器人的焊接路徑達到焊接效率最優。

技術領域

本發明涉及路徑規劃技術領域，特別涉及一種基于多蟻群迭代尋優算法的焊接機器人路徑規劃方法。

背景技術

隨著現代工業技術的不斷發展，焊接機器人已逐漸推廣到各個行業中。例如在汽車制造業中，汽車白車身上的幾千個焊接點都是通過焊接機器人自動完成的，實現這一功能的一個關鍵環節是對焊接機器人的焊接路徑進行規劃，如果能對焊接路徑進行合理的規劃，就可以減少機器人的工作時間，提高工作效率，降低生產成本。因此為了提高作業效率，大部分制造企業都是采用多焊接機器人協同作業的方式來完成同一個焊接任務。所以多焊接機器人的焊接路徑規劃技術已成為當前焊接機器人的技術研究重點之一。

目前的焊接路徑規劃大多數是基于人工進行手動規劃。根據給定的焊接部件類型、焊點布局、焊點位置等信息，再結合車身數據模型的數據、生產工藝和流程、產品設計文檔等，依靠技術人員自身的經驗積累，規劃出一條近似最優的焊接路徑。但是在實踐中發現，由于這種規劃方式完全依靠專業技術人員的個人經驗背景，且不同的技術人員規劃出的路徑方案往往存在差異性，因此這種人工規劃的路徑方案缺乏一定的科學性，且規劃調試周期長，不能保證高效率，缺乏生產柔性與自適應性，規劃出的路徑不能確保是理想的最優路徑，只能實現焊接任務的自動化，難以保證焊接機器人的焊接效率最優。

發明內容

本發明提供一種基于多蟻群迭代尋優算法的焊接機器人路徑規劃方法，能夠實現焊接任務分配與路徑規劃過程的統一，不僅實現了焊接任務的自動化，同時還使得焊接機器人的焊接路徑達到焊接效率最優。

根據本發明的一個方面，提供了一種基于多蟻群迭代尋優算法的焊接機器人路徑規劃方法，包括以下步驟：

對焊接構件建立三維坐標軸，并讀取焊接構件上所有焊接任務點的個數N_p以及各個焊接任務點的三維坐標；

讀取用戶設置的多臺焊接機器人的起點坐標；

初始化多蟻群迭代尋優算法的初始參數；

通過多蟻群迭代尋優算法對多臺焊接機器人的焊接路徑進行迭代尋優，將尋找到的距離最短的路徑作為最優路徑結果輸出；

對所述最優路徑結果進行優化；

將優化后的路徑與多臺焊接機器人的起點坐標相結合作為多臺焊接機器人的焊接路徑規劃結果輸出。

優選地，所述多蟻群迭代尋優算法的初始參數包括螞蟻種群數量m_g、單個螞蟻種群的螞蟻數量m_a、信息素重要程度因子α、啟發函數重要程度因子β、信息素揮發因子ρ、信息素釋放因子Q、最大迭代次數N_max、啟發函數η_ij、信息初始素濃度

優選地，所述螞蟻種群數量m_g等于所述多臺焊接機器人的個數；所述單個螞蟻種群的螞蟻數量m_a等于單個焊接機器人的焊接任務點數量，當1≤N_p≤100時，m_a＝40,當101≤N_p≤300時，m_a＝50,當N_p>300時，m_a＝60。