机器人装配单元布局优化及其多目标萤火虫算法求解

发布时间：2020-12-28 06:15

　　随着3C产业的发展,多品种、小批量的个性定制化生产方式的出现,机器人装配单元在制造行业的应用越来越多。机器人装配单元能允许生产调度动态变化、满足中小批量生产。为了提高机器人装配单元的整体性能,达到高效、可靠的生产要求,亟需对机器人装配单元的布局优化问题进行研究。机器人装配单元布局问题的数学模型、机器人的避碰约束和优化算法的选择等问题是研究机器人装配单元布局优化问题的难点和重点。本文以机器人装配单元为研究对象,针对机器人装配单元的布局模型和优化方法展开研究,为解决机器人装配单元布局优化问题提供有效解决方案。本文主要研究工作如下:(1)提出了一种多机器人避碰策略,并结合装配任务约束构建了机器人装配单元布局优化问题的数学模型。采用序列对方法对机器人装配单元内设备的位置进行编码,并用深度优先搜索算法对设备位置进行解码。(2)为提高机器人装配单元布局的实用性,根据机器人运动学特征,构建一种装配单元内机器人可操纵性能评价指标,并结合装配单元作业周期和装配单元布局面积构建了一种多目标优化模型,并通过实例验证了该模型的有效性。(3)构建了一种多目标萤火虫优化算法,对该算法中的萤火虫移动规则这一关键策略... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１待布局设备示意图??２．１．１模型化??

同时还要考虑到建模的简便性和物体之间干涉的调整和检验。??本节将对装配单元实例的抽象与简化进行说明。该实例中的待布局设备包含１??个机器人、１个零件库、１个传送带和１个装配台，总计４个设备，如图２．１所示。??｜??机器人??綱??图２．１待布局设备示意图??２．１．１布局设备模型简化??由于机器人的工作空间是三维空间，将待布局物体进行平面图形的建模显然??不符合布局的合理性，因此采用能包络单元内设备的最小长方体来描述待布局设??备的几何特征。如图２．２所示的是三维设备建模，其中蓝色线框表示包络设备的最??小长方体。同时定义装配单元中设备的接入点是几何体顶面中心点，是机器人进??行任务的操作点，也是机器人在设备之间移动路径的起始点与终止点，用接入点??的坐标Ｏ代表物体在布局坐标系中的坐标，一台设备只有一个接入点，机器人、??零件库、装配台和传送带的中心点如图２．２中〇ｉ、０２、０３、０４所示。??８??

Ｉ??０４??图２．２设备模型简化??２．１．２布局约束??在机器人装配单元布局优化问题中，为了保证布局的合理性和完成任务的必??要性，必须满足以下约束条件：??（１）

【参考文献】：
期刊论文
[1]“德国工业4.0”与“中国制造2025”综述[J]. 晏越.  科技风. 2016(16)
[2]基于遗传算法的双机器人加工中心布局优化[J]. 王军,曹春平,丁武学,孙宇.  中国机械工程. 2016(02)
[3]基于萤火虫算法的管路系统布局序列优化技术[J]. 吴宏超,刘检华,唐承统,徐联杰,刘佳顺.  计算机集成制造系统. 2016(08)
[4]基于改进萤火虫算法的装配序列规划方法[J]. 曾冰,李明富,张翼.  计算机集成制造系统. 2014(04)
[5]基于随机需求的单元制造系统布局方法[J]. 郑永前,高丹佳.  计算机集成制造系统. 2014(04)
[6]基于萤火虫算法的装配序列规划研究[J]. 曾冰,李明富,张翼,马建华.  机械工程学报. 2013(11)
[7]基于多目标萤火虫算法的可调节产品族优化设计[J]. 袁际军.  计算机集成制造系统. 2012(08)
[8]无等待多机器人制造单元调度模型和算法研究[J]. 车阿大,王远.  计算机集成制造系统. 2008(03)
[9]机器人可操作性研究进展[J]. 刘迎春,余跃庆,姜春福.  机械设计与研究. 2003(04)
[10]机器人柔性装配单元仿真建模的研究[J]. 郭东,彭商贤.  计算机仿真. 1995(04)

博士论文
[1]中国制造业产业升级研究[D]. 杜鹏.武汉大学 2012

硕士论文
[1]基于离散萤火虫算法的装配序列规划方法研究[D]. 曾冰.湘潭大学 2013
[2]基于遗传算法的机器人工作单元布局优化[D]. 项彬彬.上海交通大学 2008



本文编号：2943269