本發(fā)明涉及本發(fā)明屬于多機器人協(xié)調(diào)運動規(guī)劃領(lǐng)域，特別是焊接機器人的運動規(guī)劃領(lǐng)域，尤其涉及一種多機器人焊接工藝協(xié)調(diào)仿真與離線編程系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車工藝的不斷發(fā)展，汽車車身逐漸輕量化，全鋁車身的應(yīng)用，使的現(xiàn)有的焊接工藝變得更加復(fù)雜。目前多機器人系統(tǒng)是機器人技術(shù)最廣泛的研究領(lǐng)域，相較于單機器人焊接工藝規(guī)劃，多機器人系統(tǒng)具有高效，靈活，魯棒性強的特點，能夠適應(yīng)高節(jié)拍、復(fù)雜場景的工藝規(guī)劃。

2、在對焊接機器人進(jìn)行任務(wù)分配以及路徑規(guī)劃時，面對復(fù)雜的焊接工藝和焊接環(huán)境，往往依靠人工經(jīng)驗完成焊接工藝規(guī)劃，這種做法耗時長，效率低，精確度低，難以達(dá)到理想效果。現(xiàn)階段多機器人路徑規(guī)劃多采用智能算法和焊點分配的方式來規(guī)劃出多臺機器人合理的焊接路徑以及焊點序列。實現(xiàn)機器人在焊接過程中姿態(tài)最優(yōu)以及機器人之間的相互交流協(xié)調(diào)。

3、對于復(fù)雜，動態(tài)化的生產(chǎn)環(huán)境以及嚴(yán)苛的節(jié)拍要求，尚為存在一種高效，智能的機器人自動規(guī)劃和方案，實現(xiàn)應(yīng)對不同環(huán)境下，生成效率最優(yōu)多工位多機器人并行焊接工藝方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明針對當(dāng)前多機器人焊裝系統(tǒng)面臨復(fù)雜、動態(tài)化的生產(chǎn)環(huán)境以及嚴(yán)苛的生產(chǎn)節(jié)拍要求，針對現(xiàn)有多焊接機器人運動規(guī)劃方法存在的任務(wù)分配結(jié)果合理性不足、軌跡生成效率低等問題，本發(fā)明通過重新分配焊點、機器人路徑重新優(yōu)化進(jìn)行多機器人路徑協(xié)調(diào)優(yōu)化，提供了一種面向白車身多機器人焊裝系統(tǒng)的程序協(xié)調(diào)智能規(guī)劃方法及系統(tǒng)，通過自動化程序?qū)崿F(xiàn)多機器焊接時無干涉軌跡的生成，提高效率。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種多工位焊接機器人協(xié)調(diào)運動規(guī)劃方法與離線編程系統(tǒng)，通過焊接位姿態(tài)優(yōu)化，焊接禁忌表生成，焊點重分配，同向焊接次序優(yōu)化，單機器人路徑規(guī)劃，所有機器人的軌跡掃掠體生成，軌跡掃掠體干涉檢查等，實現(xiàn)多機器人路徑的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

3、具體包括以下步驟：

4、步驟1，以姿態(tài)變化量最小、無碰撞等為約束條件，運用啟發(fā)式、深度學(xué)習(xí)等算法對工位內(nèi)焊點焊接姿態(tài)進(jìn)行無干涉位姿優(yōu)化，并計算得到任意兩焊點不能同時分配給同一個機器人的禁忌表。

5、步驟2，基于步驟1中得的禁忌表將焊點分配給不同機器人，采用同向順序調(diào)整工位內(nèi)各個機器人的焊接次序。

6、步驟3，利用隨機采樣方法對工位內(nèi)機器人進(jìn)行焊接路徑的規(guī)劃。

7、步驟4，基于步驟3所規(guī)劃的焊接路徑生成所有機器人的軌跡掃掠體，并對不同機器人軌跡掃掠體進(jìn)行干涉檢查。

8、步驟5，以干涉區(qū)最小和生產(chǎn)節(jié)拍為優(yōu)化目標(biāo)，通過重新分配焊點、機器人路徑重新優(yōu)化等方法實現(xiàn)多機器人路徑的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

9、進(jìn)一步的，步驟1所述利用算法確定焊接操作下各焊點的最優(yōu)位姿并計算得到焊點集禁忌表，具體過程包括：

10、步驟1-1，對工位內(nèi)焊點進(jìn)行可達(dá)性分析，確定各焊點與環(huán)境的無干涉角度；

11、步驟1-2，將同一焊接操作下焊點角度偏差量和執(zhí)行焊接時干涉次數(shù)的加權(quán)平均和作為評價函數(shù)；

12、步驟1-3，基于步驟1-1、1-2，利用遺傳算法的思想對焊接姿態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，輸出各焊點無干涉位姿以及禁忌表。

13、進(jìn)一步的，步驟5所述以干涉區(qū)最小和生產(chǎn)的協(xié)調(diào)優(yōu)化，具體過程包括：

14、步驟5-1，選擇焊點，查找可達(dá)有節(jié)拍冗余的最近機器人；

15、步驟5-2，將焊點分配到距離最近的機器人任務(wù)序列中，進(jìn)行局部路徑協(xié)調(diào)規(guī)劃。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢：

17、(1)機器人無干涉軌跡規(guī)劃效率高；

18、(2)減少人工干預(yù)。通過自動化程序生成，降低人工干預(yù)頻率和復(fù)雜性；

19、(3)現(xiàn)場示教工作前移，無需現(xiàn)場示教，使用自動化程序就能進(jìn)行焊接程序優(yōu)化。

技術(shù)特征：

1.一種多工位焊接機器人協(xié)調(diào)運動規(guī)劃方法與離線編程系統(tǒng)，其特征在于，通過焊接位姿態(tài)優(yōu)化，焊接禁忌表生成，焊點重分配，同向焊接次序優(yōu)化，單機器人路徑規(guī)劃，所有機器人的軌跡掃掠體生成，軌跡掃掠體干涉檢查等，實現(xiàn)多機器人路徑的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多工位焊接機器人協(xié)調(diào)運動規(guī)劃方法與離線編程系統(tǒng)，其特征在于，多機器人路徑的協(xié)調(diào)優(yōu)化是以干涉區(qū)最小和機器人運動時間最短為優(yōu)化目標(biāo)，通過重新分配焊點、機器人路徑重新優(yōu)化方法實現(xiàn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多工位焊接機器人協(xié)調(diào)運動規(guī)劃方法與離線編程系統(tǒng)，其特征在于，優(yōu)化的具體過程包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多工位焊接機器人協(xié)調(diào)運動規(guī)劃方法與離線編程系統(tǒng)，其特征在于，焊接位姿態(tài)優(yōu)化是以姿態(tài)變化量最小、無碰撞等為約束條件，利用啟發(fā)式、深度學(xué)習(xí)算法，確定各焊接操作下各焊點的最優(yōu)無干涉位姿，并計算得到不能同時分配給同一個機器人焊點的禁忌表。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多工位焊接機器人協(xié)調(diào)運動規(guī)劃方法與離線編程系統(tǒng)，其特征在于，所述禁忌表生成的方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多工位焊接機器人協(xié)調(diào)運動規(guī)劃方法與離線編程系統(tǒng)，其特征在于，利用隨機采樣方法對工位內(nèi)機器人進(jìn)行焊接路徑的規(guī)劃，并分別從自適應(yīng)步長、搜索方向、狹窄空間逃逸、路徑優(yōu)化、效率提升方面對算法進(jìn)行優(yōu)化，從而快速實現(xiàn)路徑規(guī)劃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了多工位焊接機器人協(xié)調(diào)運動規(guī)劃方法與離線編程系統(tǒng)，具體包括：通過焊接位姿優(yōu)化，焊接禁忌表生成，焊點重分配，同向焊接次序優(yōu)化，單機器人路徑規(guī)劃，所有機器人的軌跡掃掠體生成，軌跡掃掠體干涉檢查等，實現(xiàn)多機器人路徑的協(xié)調(diào)優(yōu)化。本發(fā)明提出多種優(yōu)化策略與規(guī)劃方法實現(xiàn)了多工位多機器人焊接路徑的協(xié)調(diào)運動規(guī)劃與軌跡生成，開發(fā)了多焊接機器人的自動化離線編程系統(tǒng)，顯著提高了多機器人焊裝過程的運動規(guī)劃效率。

技術(shù)研發(fā)人員：劉銀華,張宇,趙文政
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30