[發(fā)明專利]一種多機(jī)器人工作站生產(chǎn)線系統(tǒng)的協(xié)同控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110057144.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN112809678B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐昊;凌雅麗;戴飛;王彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 合肥晨創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34162
• 代理人: 康培培

1.一種多機(jī)器人工作站生產(chǎn)線系統(tǒng)的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述多機(jī)器人工作站生產(chǎn)線系統(tǒng)包括傳送帶、N個(gè)相同的工作站點(diǎn)，每個(gè)工作站包括移動(dòng)拾取的機(jī)器人、工業(yè)相機(jī)、有限容量的緩沖庫和無限容量的成品庫；所述協(xié)同控制方法包括以下步驟，

步驟S1、初始化緩沖庫與機(jī)械臂的狀態(tài)、工件到達(dá)率、加工率，初始化各站點(diǎn)的決策時(shí)間，設(shè)定傳送帶速度、機(jī)械臂移動(dòng)速度；

步驟S2、判斷是否存在站點(diǎn)完成加工或卸載操作，若存在，則該站點(diǎn)i需要進(jìn)行決策，將決策時(shí)刻記為T_n；

步驟S3、決策時(shí)刻觀測(cè)站點(diǎn)i與相鄰下游站點(diǎn)i+1的緩沖庫的剩余量m_i和m_i+1，如果緩沖庫剩余容量m_i為0，說明站點(diǎn)i的緩沖庫已滿，抓手移動(dòng)到緩沖庫撿取工件進(jìn)行加工，然后將加工后的工件放入成品庫中，即直接進(jìn)行服務(wù)操作；如果緩沖庫剩余容量m_i為緩沖庫最大容量，說明站點(diǎn)i的緩沖庫為空，則等待直到前視距離內(nèi)有工件到達(dá)；如果緩沖庫不滿也不空，則根據(jù)緩沖庫剩余容量m_i和m_i+1從最優(yōu)策略中選擇前視距離；對(duì)于末端站點(diǎn)，由于不存在相鄰下游站點(diǎn)，緩沖庫不滿也不空時(shí)，則根據(jù)緩沖庫剩余容量m_i設(shè)置前視距離；

根據(jù)系統(tǒng)控制方法建立強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型，所述步驟S3的最優(yōu)策略采用基于模擬退火的Q學(xué)習(xí)算法；

所述基于模擬退火的Q學(xué)習(xí)算法包括以下步驟，

步驟B1、系統(tǒng)有N個(gè)站點(diǎn)，因此建立N個(gè)Q值表，站點(diǎn)i的Q值表記為Q_i，初始化Q_i，學(xué)習(xí)步數(shù)Z，令z＝0，Boltzmann常數(shù)K，溫度T以及溫度衰減因子ξ；

步驟B2、離散化行動(dòng)集Ω'；設(shè)置初始狀態(tài)Sⁱ(0)；

步驟B3、在狀態(tài)Sⁱ(T_n)下，在Q_i中選出最小Q值對(duì)應(yīng)的行動(dòng)選擇隨機(jī)行動(dòng)v_r，如果取否則

步驟B4、執(zhí)行行動(dòng)Sⁱ(T_n)，轉(zhuǎn)移到下一狀態(tài)Sⁱ(T_n+1)，獲得樣本數(shù)據(jù)，若i≠N，記錄樣本數(shù)據(jù)若i＝N，記錄樣本數(shù)據(jù)

步驟B5、計(jì)算T_n到T_n+1時(shí)間段的累積代價(jià)更新Q值表

其中，表示agent?i訪問狀態(tài)-行動(dòng)對(duì)的次數(shù)，β為控制學(xué)習(xí)率的參數(shù)，0＜β＜1；d_i(T_n)為agent?i在平均準(zhǔn)則和折扣準(zhǔn)則下統(tǒng)一的即時(shí)差分公式：其中為agent?i的平均代價(jià)的學(xué)習(xí)值：

表示每步學(xué)習(xí)的平均代價(jià)，表示每步學(xué)習(xí)的平均逗留時(shí)間，m_i為agent?i的學(xué)習(xí)步數(shù)，用來控制學(xué)習(xí)率；

步驟B6、若滿足算法終止條件，學(xué)習(xí)結(jié)束，否則，z＝z+1，T＝T·ξ，轉(zhuǎn)到步驟B3；

步驟S4、判斷前視距離內(nèi)是否有工件，若有工件，則將距離前視距離內(nèi)最近的工件作為目標(biāo)工件，計(jì)算抓手與目標(biāo)工件的相遇點(diǎn)，執(zhí)行步驟S5；若沒有工件，抓手移動(dòng)到緩沖庫撿取工件進(jìn)行加工，再將加工后的工件放入成品庫中后，執(zhí)行步驟S6；

步驟S5、判斷相遇點(diǎn)是否在機(jī)械臂的工作區(qū)間內(nèi)，若在，則機(jī)械臂移動(dòng)到相遇點(diǎn)抓取目標(biāo)工件，若不在工作區(qū)間內(nèi)，則機(jī)械臂移動(dòng)到工作區(qū)間最左端，等待工件到達(dá)后再抓取目標(biāo)工件，執(zhí)行步驟S7；

步驟S6、判斷加工時(shí)間是否大于前視時(shí)間，若大于，則進(jìn)入下一決策時(shí)刻；若小于，則等待延時(shí)時(shí)間后再進(jìn)行下一決策時(shí)刻，返回步驟S3；

步驟S7、判斷卸載時(shí)間是否大于工件到達(dá)前視點(diǎn)的時(shí)間，若大于，則進(jìn)入下一決策時(shí)刻；若小于，則等待延時(shí)時(shí)間后再進(jìn)行下一決策時(shí)刻返回步驟S3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多機(jī)器人工作站生產(chǎn)線系統(tǒng)的協(xié)同控制方法，其特征在于，所述多機(jī)器人工作站生產(chǎn)線系統(tǒng)中，

各工作站獨(dú)立運(yùn)行，卸載操作和服務(wù)操作互不影響；

越靠近下游的站點(diǎn)，工件密度越小，則選擇較遠(yuǎn)前視距離，機(jī)械臂趨向于卸載操作；

越靠近上游的站點(diǎn)，工件密度越大，則選擇較近前視距離，機(jī)械臂趨向于服務(wù)操作；

上游站點(diǎn)流失的工件可以由下游站點(diǎn)撿取，如果工件沒有被任何站點(diǎn)撿取，則該工件在生產(chǎn)線上最終流失。