一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法技术

本发明专利技术涉及机器人拆卸序列规划技术领域，尤其涉及一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法。基于避碰算法建立机器人避碰模型，充分考虑了机器人拆卸过程中机器人的结构和运动特性，将拆卸点之间机器人避碰轨迹的运动时间作为拆卸序列规划的优化目标之一，构建了更加符合机器人真实拆卸场景的拆卸信息模型，能够提高拆卸序列规划的准确性；提出了一种优化的离散蜜蜂算法，加入了更高效的邻域搜索算子和交叉变异算子，提高了搜索效率，让算法能够更快速地搜索出符合优化目标的最佳拆卸序列。拆卸序列。拆卸序列。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法


[0001]本专利技术涉及机器人拆卸序列规划
，尤其涉及一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法。

技术介绍

[0002]随着传统制造对环境污染和资源浪费的日益关注，再制造已成为重要的可持续制造范例，它可以带来巨大的环境和经济效益。拆卸作为再制造的关键步骤，对于缓解废旧产品造成的环境资源问题，发展可持续制造与绿色制造有着重要意义。拆卸过程包括拆卸序列规划过程和拆卸执行过程，在拆卸执行之前，通过拆卸序列规划获得最优的拆卸序列可以大大减少拆卸时间，提高拆卸效率。
[0003]传统的拆卸序列规划方法主要是针对手工拆卸的，但手工拆卸效率低下，且具有锋利边缘的废旧产品容易对工作人员造成伤害。随着工业机器人的发展，机器人拆卸由于具有很高的拆卸效率已经备受关注。
[0004]由被拆卸产品的物理结构引起的障碍是机器人拆卸过程中不可忽略的因素，工业机器人在不同拆卸点之间移动时需要将被拆卸产品视为障碍物进行避碰运动。现有的机器人拆卸序列规划方法通常以总拆卸时间作为优化目标，然后根据优化目标寻找最优的序列。但是现有技术并未考虑机器人的结构、运动特性以及机器人的避碰轨迹，造成拆卸序列规划结果与实际场景存在差距，且现有的机器人拆卸序列规划存在的效率低下问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法，能够结合机器人真实拆卸场景，提高机器人拆卸序列规划的效率和准确性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法，将拆卸点之间机器人避碰轨迹的运动时间加入拆卸序列规划的优化目标中，采用智能算法得出符合优化目标的最优拆卸序列；
[0008]所述智能算法具体如下：
[0009]A、建立机器人拆卸信息模型用来生成可行的拆卸序列；
[0010]B、建立机器人避碰模型并计算出考虑机器人避碰轨迹的拆卸时间；
[0011]C、利用优化的离散蜜蜂算法进行机器人拆卸序列规划。
[0012]进一步的，所述的一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法，包括如下步骤：
[0013]S1、建立考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸信息模型；
[0014]S2、建立机器人避碰模型，利用机器人避碰算法计算出考虑机器人避碰轨迹的拆卸时间；
[0015]S3、确定机器人拆卸序列规划的优化目标；
[0016]S4、利用优化的离散蜜蜂算法，设计邻域搜索算子，对所得的机器人拆卸序列进行邻域搜索；
[0017]S5、利用优化的离散蜜蜂算法对所得的机器人拆卸序列进行全局搜索，并根据适应度函数更新当前全局最优解；
[0018]S6、判断是否达到迭代终止条件，若是，则输出最优拆卸序列，若否，则返回执行步骤S4。
[0019]进一步的，所述步骤S1具体包括：
[0020]S11、对被拆卸产品的零件进行编号，根据零件之间的拆卸约束关系建立空间干涉矩阵；
[0021]S12、分析所述空间干涉矩阵，生成被拆卸产品的可行拆卸序列。
[0022]进一步的，所述步骤S2具体包括：
[0023]S21、将机器人的机械臂由线段建模代替，障碍物及被拆卸的产品由圆柱体包围盒建模代替；
[0024]S22、根据机器人运动轨迹的起始点和目标点确定无障碍物情况下的关节运动速度；
[0025]S23、在机器人运动过程中计算机器人各个机械臂离障碍物的最短距离，从而确定机器人离障碍物的最短距离；
[0026]S24、根据确定的最短距离在机器人相对应的机械臂上施加一个排斥向量来控制机器人与障碍物保持一定的安全距离；
[0027]S25、机器人根据所述无障碍物情况下的关节运动速度，并结合排斥向量带来的关节速度变化进行避碰运动，直至到达目标点；
[0028]S26、选取不同的起始点和目标点，重复步骤S22～步骤S25，并计算出被拆卸产品任意两个拆卸点之间避碰轨迹运动时间，加入机器人拆卸序列规划的优化目标中。
[0029]进一步的，所述步骤S3具体包括：
[0030]S31、确定机器人拆卸序列规划的总优化目标为总拆卸时间；
[0031]S32、将总拆卸时间拆分为各个零件的基本拆卸时间、拆卸工具切换时间、拆卸点之间避碰轨迹运动时间三部分；
[0032]所述机器人拆卸序列规划的总优化目标为为：
[0033][0034]其中，n表示被拆卸产品零件的个数，t
b
(P
i
)表示被拆卸产品各个零件的基本拆卸时间，t
t
(P
i
,P
i+1
)表示拆卸工具的切换时间，t
m
(P
i
,P
i+1
)表示任意两个拆卸点之间避碰轨迹运动时间。
[0035]进一步的，所述步骤S4具体包括：
[0036]S41、初始化种群和相关参数；
[0037]S42、选取精英蜂和精英蜂的跟随蜂使用交换算子、插入算子和翻转算子进行邻域搜索；
[0038]S43、选取挑选蜂和挑选蜂的跟随蜂进行邻域搜索；
[0039]S44、对各邻域的最优解进行交叉变异操作。
[0040]进一步的，所述步骤S5具体包括：
[0041]S51、剩余的侦查蜂进行全局搜索，随机生成新的可行解；
[0042]S52、对整个种群根据适应度函数进行排序，得到新的种群，同时更新全局最优解。
[0043]进一步的，所述排斥向量由障碍物指向机器人，其大小为：
[0044][0045]其中V
max
为施加的排斥向量模的最大值，k为形状系数，d
min
为机器人各个机械臂离障碍物的最短距离，d0为一个距离阈值，即d
min
>d0时，不施加排斥向量。
[0046]进一步的，所述避碰运动，具体为机器人根据无障碍物情况下的关节运动速度，并结合排斥向量带来的关节速度变化，求出机器人考虑避碰的实际关节运动速度，计算方法如下：
[0047][0048][0049]其中：表示无障碍物情况下的机器人关节运动速度，表示机器人考虑避碰的实际关节运动速度，表示排斥向量作用在某个机器臂上时，该机械臂之前的N个机械臂的关节运动速度，V
rep
表示排斥向量，J
rep
表示机器人的雅克比矩阵；
[0050]机器人以所述实际关节运动速度运动t秒，若到达目标点，则完成避碰运动，否则更新步骤S22中的起始点，重复步骤S22～步骤S25直到机器人到达目标点。
[0051]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法，其特征在于，将拆卸点之间机器人避碰轨迹的运动时间加入拆卸序列规划的优化目标中，采用智能算法得出符合优化目标的最优拆卸序列；所述智能算法具体如下：A、建立机器人拆卸信息模型用来生成可行的拆卸序列；B、建立机器人避碰模型并计算出考虑机器人避碰轨迹的拆卸时间；C、利用优化的离散蜜蜂算法进行机器人拆卸序列规划。2.根据权利要求1所述的一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建立考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸信息模型；S2、建立机器人避碰模型，利用机器人避碰算法计算出考虑机器人避碰轨迹的拆卸时间；S3、确定机器人拆卸序列规划的优化目标；S4、利用优化的离散蜜蜂算法，设计邻域搜索算子，对所得的机器人拆卸序列进行邻域搜索；S5、利用优化的离散蜜蜂算法对所得的机器人拆卸序列进行全局搜索，并根据适应度函数更新当前全局最优解；S6、判断是否达到迭代终止条件，若是，则输出最优拆卸序列，若否，则返回执行步骤S4。3.根据权利要求2所述的一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：S11、对被拆卸产品的零件进行编号，根据零件之间的拆卸约束关系建立空间干涉矩阵；S12、分析所述空间干涉矩阵，生成被拆卸产品的可行拆卸序列。4.根据权利要求2所述的一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：S21、将机器人的机械臂由线段建模代替，障碍物及被拆卸的产品由圆柱体包围盒建模代替；S22、根据机器人运动轨迹的起始点和目标点确定无障碍物情况下的关节运动速度；S23、在机器人运动过程中计算机器人各个机械臂离障碍物的最短距离，从而确定机器人离障碍物的最短距离；S24、根据确定的最短距离在机器人相对应的机械臂上施加一个排斥向量来控制机器人与障碍物保持一定的安全距离；S25、机器人根据所述无障碍物情况下的关节运动速度，并结合排斥向量带来的关节速度变化进行避碰运动，直至到达目标点；S26、选取不同的起始点和目标点，重复步骤S22～步骤S25，并计算出被拆卸产品任意两个拆卸点之间避碰轨迹运动时间，加入机器人拆卸序列规划的优化目标中。5.根据权利要求2所述的一种考虑机器人避碰轨迹的机器人拆卸序列规划方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S31、确定机器人拆卸序列规划的总优化目标为总拆卸时间；S32、将总拆卸时间拆分为各个零件的基本拆卸时间、拆卸工具切换时间、拆卸点之间避碰轨迹运动时间三部分；所述机器人拆卸序列规划的总优化目标为为：其中，n表示被拆卸产品零件的个数，t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡洋，朱伟锋，席晓芸，徐文君，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：