双机器人装配单元布局优化问题研究

发布时间：2020-11-16 21:54

　　 自动化装配生产线上以机器人为核心的机器人装配单元是整个装配线的重要组成部分,整个单元的性能都在布局阶段确定。布局的合理性将直接影响单元后期生产。本课题对双机器人装配单元的布局优化问题进行研究,设计了一种多目标布局优化方法,协同优化设备组件位置和机器人作业任务分配。对装配单元内的设备采取长方体包络的方式,将布局问题简化为对一组矩形的最优化排列。以序列对的方式对组件设备进行定位,引入虚拟组件设备表示设备维护、维修等的必要空间,并协同优化设备组件与虚拟设备组件。考虑机器人的任务分配对布局的影响,将设备组件位置和机器人任务进行协同优化。以机器人关节空间中的运动时间作为装配单元生产周期时间的评价指标;以设备作业点处机器人的可操作性为评价指标来避免设备作业点处于机器人奇异点的情况;以单元的占地面积作为二级评价指标。对设备作业点进行约束,使其处于机器人作业空间内。以边干涉检验方法对机器人进行作业点处进行碰撞检测。根据评价指标和约束条件,设计了一种基于多目标混合粒子群遗传算法的布局优化算法。通过混合粒子群算法思想改进遗传算法,对以适应度值划分的家族,以每个家族适应度值最高的个体为节点与其他家族进行信息传递,以此达到提高收敛速度的目的。以某变速箱中间轴齿轮热压装单元为例,在MATLAB中编写仿真程序,对布局设计方法进行了验证。仿真结果表明建立的数学模型可靠,优化算法有效。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP242
【部分图文】：

图 2.1 待布局组件示例图Fig 2.1 Schematic diagram of components to be laid outfabcedΓ-Γ+

图 2.2 斜网格序列对Fig 2.2 Oblique grid for sequence pair示的斜网格上构建两个单源有向顶点加权无环图，如图 2.3 所示。图中，每个顶点表示相应的组权值为路径上前一个顶点所表示的设备组件的9

合肥工业大学硕士研究生学位论文平约束图 2.3(a)中，箭头方向表示两台设备的前后关系。引入一台虚拟设备，并以其为顶点 SH，其长度为 0，从 SH出发，SH在所有设备的左端，根据公式(2.1)，只有满足Μ ( )和Μ ( )时，两台设备具有前后的位置关系。根据序列对 += [e c a d f b]， = [f c b e a d]，a 同时满足在 +和 中处于 的后方，因此 ∈ Μ ( )，在水平约束图中，画出箭头从 e 指向 a。同理画出其他箭头。最后引入一台虚拟设备组件 TH处于所有设备的最右端，将所有箭头终点的设备都画一条箭头指向设备组件 TH。到此，水平约束图完成。同理，垂直约束图 2.3(b)表示设备之间的上下关系，根据公式(2.1)中Μ ( )和Μ ( )画垂直约束图。TV
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本文编号：2886715