多机器人协同的焊接路径规划研究

发布时间：2017-04-12 13:21

  本文关键词：多机器人协同的焊接路径规划研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：白车身焊接是汽车制造最重要的四大生产工艺之一,在现代化制造业中占据重要地位。为了满足大批量、高节拍、高效率的白车身焊接生产的需求,通常由多台焊接机器人来完成焊接任务。在实际焊接过程中,焊接机器人不仅需要完成繁重的焊接任务,也需要避免与其它焊接机器人发生干涉。研究多台焊接机器人的路径规划问题对减少焊接工作时间、提高焊接生产效率有着重要的意义。 本论文主要研究了单台及多台焊接机器人的路径规划问题。首先研究白车身的组成结构、焊装线工艺流程。对焊接机器人路径规划的影响因素,如白车身数模和焊点、点焊工艺、机器人和工装夹具及所持焊枪进行了分析。然后分析总体焊接任务规划,并以此得到单台焊接机器人旅行商数学模型。在比较传统算法和智能算法的优缺点后,选取粒子群算法作为单台焊接机器人路径规划求解算法。并在MATLAB仿真软件中编写粒子群算法程序,以某工位的单台焊接机器人为例进行路径规划。 其次,对多台焊接机器人的路径规划进行分析,阐述了多台焊接机器人路径规划目标与约束,并得到多台焊接机器人路径规划的流程。选取了基于协同进化思想的粒子群算法。在共生的协同进化算法模型下,将多焊接机器人分解成多个单台焊接机器人的问题来解决。单台焊接机器人路径规划在选用粒子群算法进化的同时,各台焊接机器人之间也进行相互交流协调,比较各台焊接机器人之间的坐标位置并判断其是否发生干涉。本文建立了焊接任务分配的多背包数学模型和焊接机器人防干涉数学模型。以某工位两台焊接机器人为例在MATLAB仿真软件中编程,对基于协同进化的粒子群算法进行仿真验证。 最后,对ROBCAD进行二次开发,使用用户界面语言ROBUIL编写界面。在.NET编程环境中开发ROBCAD应用程序,使用ROBAPI函数操作ROBCAD对象,并把粒子群算法程序集成到ROBCAD中。
【关键词】：多机器人 路径规划 粒子群算法 协同进化 ROBCAD
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP242;TP18
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 目录11-13
• 插图清单13-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 课题的研究背景和意义15-17
• 1.1.1 课题研究的背景15-16
• 1.1.2 研究的目的及意义16-17
• 1.2 国内外研究状况17-18
• 1.3 本论文的研究内容及框架体系18-21
• 第二章 白车身焊接技术与路径规划对象分析21-30
• 2.1 自车身焊接生产概述21-23
• 2.1.1 白车身概述21-22
• 2.1.2 白车身焊装线22-23
• 2.1.3 白车身焊接工艺流程23
• 2.2 白车身焊接对象分析23-29
• 2.2.1 白车身数模及焊点的分析24-25
• 2.2.2 点焊工艺的研究与分析25-26
• 2.2.3 焊接机器人与焊装夹具的分析26-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 单台焊接机器人三维路径规划研究30-44
• 3.1 总体焊接任务的规划30-31
• 3.2 旅行商问题描述31-33
• 3.3 粒子群算法概述33-34
• 3.4 基本粒子群算法原理34-35
• 3.5 标准粒子群算法35-37
• 3.6 标准粒子群算法参数分析37-39
• 3.6.1 惯性权重系数37-38
• 3.6.2 粒子种群规模38
• 3.6.3 加速因子38
• 3.6.4 最大速度幅度38-39
• 3.7 粒子群算法求解旅行商问题39-40
• 3.8 仿真实验40-43
• 3.8.1 仿真平台40
• 3.8.2 仿真验证40-43
• 3.9 本章小结43-44
• 第四章 多台焊接机器人三维路径规划研究44-59
• 4.1 多台焊接机器人路径规划分析44-45
• 4.1.1 任务描述44
• 4.1.2 路径规划目标与约束44-45
• 4.1.3 多台焊接机器人路径规划的主要流程45
• 4.2 多台焊接机器人焊点分配问题45-47
• 4.2.1 焊点多背包数学模型46
• 4.2.2 焊点分配约束条件46-47
• 4.3 多台焊接机器人防干涉问题47-49
• 4.3.1 多台焊接机器人防干涉方法47
• 4.3.2 多台焊接机器人防干涉数学模型47-49
• 4.4 协同进化算法49-51
• 4.4.1 协同进化算法简介49
• 4.4.2 问题的分解49-50
• 4.4.3 协同进化算法流程50-51
• 4.5 基于协同进化粒子群算法的多焊接机器人路径规划51-53
• 4.5.1 适应度函数52
• 4.5.2 基于协同进化的粒子群算法流程52-53
• 4.6 仿真验证53-57
• 4.7 本章小结57-59
• 第五章 路径规划在ROBCAD二次开发中的实现59-70
• 5.1 ROBCAD软件简介59-60
• 5.2 ROBCAD二次开发流程60-68
• 5.2.1 交互式用户界面开发60-64
• 5.2.2 应用程序开发64-68
• 5.3 仿真验证68
• 5.4 本章小结68-70
• 第六章 总结展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 未来研究工作展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况76

【参考文献】

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本文编号：301377