一种随机多产品机器人拆卸线平衡控制方法技术

本发明专利技术提供了一种随机多产品机器人拆卸线平衡控制方法，包括以下步骤：S1、建立以拆卸利润、平衡率最大化和能耗最小化为目标的数学模型；S2、种群初始化；S3、对初始种群进行解码；S4、评估步骤S3得到的每个可行解的目标函数值；S5、采用PIMBO算法计算得到非支配解集并存放于外部档案中，并对外部档案进行演进；S6、判断当前适应度值f

【技术实现步骤摘要】
一种随机多产品机器人拆卸线平衡控制方法
本专利技术属于信息与控制
，特别涉及一种随机多产品机器人拆卸线平衡控制方法。
技术介绍
随着工业的发展，大量的产品报废，造成了许多环境问题。回收利用是处理EOL产品(废旧产品)的有效方法之一。EOL产品回收再利用的价值体现在两个方面：1)有利于环境保护；2)节约资源，降低生产成本。拆卸是回收过程中的一个重要步骤。由于人类操作的灵活性，大多数拆卸操作仍然是手动进行的，但是拆卸成本很高。近年来，越来越多的研究集中在机器人辅助下的自动拆卸。它可以降低拆卸成本，提高拆卸效率，保证零件质量，防止人类接触危险零件。因此，有必要研究机器人拆卸线平衡(RDLB)问题。国内外一些学者对此进行了研究。例如，ZeynelAbidinCil等人研究单产品的RDLB问题。刘佳宜等人解决了拆卸序列规划与RDLB的协同优化问题。然而，上述研究只集中在单个产品的拆卸上。在实际中，通常需要同时拆卸多个产品以满足客户的需求。因此，研究多产品拆卸方法具有重要意义。为了解决该问题，研究者们探索了一些有效的方法。ZeynelAbid本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随机多产品机器人拆卸线平衡控制方法，包括以下步骤：/nS1、建立以拆卸利润、平衡率最大化和能耗最小化为目标的数学模型；/nS2、种群初始化：在搜索空间中随机生成多种解，并采用调整方法来初始化解中不符合优先和冲突约束条件的个体，形成初始种群；/nS3、对初始种群进行解码：将需要执行的拆卸操作分配给每个工作站，确定每个工作站上拆卸操作的顺序，并将机器人分配到每个工作站执行拆卸操作；/nS4、评估步骤S3得到的每个可行解的目标函数值；/nS5、采用PIMBO算法计算得到非支配解集并存放于外部档案中，并对外部档案进行演进；/nS6、停止标准：利用适应度值来确定迭代次数，判断当前适应度值f

【技术特征摘要】
1.一种随机多产品机器人拆卸线平衡控制方法，包括以下步骤：
S1、建立以拆卸利润、平衡率最大化和能耗最小化为目标的数学模型；
S2、种群初始化：在搜索空间中随机生成多种解，并采用调整方法来初始化解中不符合优先和冲突约束条件的个体，形成初始种群；
S3、对初始种群进行解码：将需要执行的拆卸操作分配给每个工作站，确定每个工作站上拆卸操作的顺序，并将机器人分配到每个工作站执行拆卸操作；
S4、评估步骤S3得到的每个可行解的目标函数值；
S5、采用PIMBO算法计算得到非支配解集并存放于外部档案中，并对外部档案进行演进；
S6、停止标准：利用适应度值来确定迭代次数，判断当前适应度值fv是否达到预设的总适应度值ftv，初始适应度值等于0，当评估新个体时，适应度值增加1，直到当前适应度值fv达到预设的总适应度值ftv，算法停止迭代，输出外部档案中的非支配解集；否则，重复S5。


2.如权利要求1所述的一种随机多产品机器人拆卸线平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S101：基于多产品的AND/OR图对需要拆卸的多产品建立优先矩阵和拆卸关联矩阵如下：
(1)优先矩阵P＝[pjk]，表示两个拆卸操作的优先级和冲突关系，定义如下：



(2)拆卸关联矩阵D＝[dij]：用于表示组件和拆卸操作之间的关系，定义如下：



其中，i为组件索引，i∈{1，2，...，Ng}，其中Ng表示产品g中的组件数量；
j，k为操作索引，j，k∈{0，1，...，Jg}，其中Jg表示产品g中的操作数，0是虚拟操作；
pjk为优先矩阵P的第j行和第k列中的一个元素；
dij为拆卸关联矩阵D的第i行和第j列中的一个元素；
S102：建立以拆卸利润、平衡率最大化和能耗最小化为目标的数学模型：




































其中，各符号代表的含义为：
g，表示EOL产品索引，g，其中G代表废旧产品的数量；
i表示组件索引，i∈{1，2，...，Ng}，其中Ng表示产品g中的组件数量；
j，k表示操作索引，j，k∈{0，1，...，Jg}，其中Jg表示产品g中的操作数，0是虚拟操作；
l，m表示工作站索引，l，m∈{1，2，...，M}，其中M是工作站的数量；
r表示机器人类型索引，r∈{1，2，...，R}，其中R表示机器人类型的数量；

表示机器人r执行产品g中的操作j的拆卸时间；

表示机器人r执行产品g中的操作k的拆卸时间；

表示机器人r准备执行产品g中的操作k的设置时间，操作k是在产品g中的操作j之后立刻执行；

表示机器人r准备执行产品中的操作k的设置时间，操作k是在产品g中的操作j之后立刻执行；

表示机器人r执行产品g中的操作j的单位时间能耗；

表示机器人r准备执行产品g中的操作k的设置单位时间能耗，操作k是在产品g中的操作j之后立刻执行；

表示机器人r准备执行产品中的操作k的设置单位时间能耗，操作k是在产品g中的操作j之后立刻执行；
el表示第l个工作站运行期间的单位时间能耗；

表示机器人r执行产品g中的操作j的单位时间成本；

表示机器人r执行产品g中的操作k的单位时间成本；

表示机器人r准备执行产品g中的操作k的设置单位时间成本，操作k是在产品g中的操作j之后立刻执行；

表示机器人r准备执行产品中的操作k的设置单位时间成本，操作k是在产品g中的操作j之后立刻执行；
cl表示第l个工作站运行期间的单位时间成本；

表示产品g中组件i的回收利用价值；
Tl表示第l个工作站的周期时间；

表示r机器人在产品g中操作j之后立即执行产品g中操作k的失败概率；

表示r机器人在产品g中操作j之后立即执行产品中操作k的失败概率；
θ表示拆卸过程失败成本的概率，它要满足要求的最小概率即拆卸过程的失败成本小于或等于最大失败成本；

表示拆卸过程的最大失败成本；
决策变量分别为：

表示如果产品g中的操作j由机器人r执行，则否则

表示如果产品g中的操作k由机器人r执行，则否则

表示如果产品g中的操作k由机器人r在产品g中的操作j之后立即执行的，则否则

表示如果产品中的操作k由机器人r在产品g中的操作j之后立即执行，则否则

表示如果产品g中的操作j由机器人r执行并分配给第l个工作站，则否则

表示如果产品g中的操作k由机器人r执行并分配给第m个工作站，则否则
ul表示如果使用第l个工作站，ul＝1；否则ul＝0；
其中目标函数(1)是最大化期望拆卸利润，它等于拆卸总收入减去拆卸总成本，所述拆卸总成本包括拆卸操作的总成本、同一产品中相邻操作的总设置成本、不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭希旺，吴昆，赵健，赵梓焱，胡承波，魏海平，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21