雙爪串行工作站機器人工作單元調(diào)度優(yōu)化方法研究.pdf

1、機器人工作單元的調(diào)度優(yōu)化是指使用優(yōu)化算法搜索機器人工作單元在加工單位工件過程中所需要完成的一組最優(yōu)動作組合，在工作單元循環(huán)工作過程中，機器人將周期地重復(fù)執(zhí)行這一組固定的動作。該最優(yōu)組合即為調(diào)度方案，基于該調(diào)度方案，使機器人得以充分地利用，從而提高了機器人工作單元的生產(chǎn)效率。目前，機器人工作單元的調(diào)度優(yōu)化存在以下不足:1.已有的機器人工作單元調(diào)度優(yōu)化所采用的模型，其工作單元的移動時間、加工時間以及取放件時間均為常量或者固定增量，不符合工業(yè)

2、機器人工作單元的實際情況;2.機器人工作單元的調(diào)度算法目前以精確算法為主，精確算法對于規(guī)模較小的工作單元有效，卻難以適應(yīng)大規(guī)模工作單元;3.工作單元本身的物理結(jié)構(gòu)常常限制了調(diào)度算法的優(yōu)化程度，而已有的調(diào)度優(yōu)化方法對這種限制因素缺乏有效的分析。
　　針對上述問題，本文首先提出一種結(jié)合了調(diào)度算法的雙爪機器人柔性工作單元模型;然后，使用改進遺傳算法和模擬退火算法等多種智能算法結(jié)合的混合優(yōu)化算法，對雙爪機器人工作單元進行調(diào)度優(yōu)化，并采用實

3、際案例驗證算法的有效性;同時，本文還提出一種工作單元調(diào)度優(yōu)化的靈敏度分析方法，通過該方法，可對工作單元調(diào)度優(yōu)化的限制因素進行分析，并給出改進方案。
　　本文的主要工作包括:1.構(gòu)建支持雙爪機器人柔性工作單元和調(diào)度算法的數(shù)學(xué)模型。該模型支持雙爪機器人工作單元的運行機制和單位節(jié)拍時間的計算，并支持本文所提出的調(diào)度優(yōu)化算法。2.研究雙爪機器人工作單元智能調(diào)度算法。本文結(jié)合改進的遺傳算法和模擬退火算法，對雙爪機器人工作單元進行調(diào)度優(yōu)化，解

4、決了精確算法所面臨的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度都較高的問題，同時通過引入模擬退火隨機因子解決了遺傳算法的早熟問題，并且保證了調(diào)度優(yōu)化的收斂精度。3.給出雙爪機器人工作單元調(diào)度優(yōu)化靈敏度分析方法，并對找到的瓶頸問題有針對性的實施改進。分析方法包括:一是通過對單爪機器人和雙爪機器人的調(diào)度結(jié)果進行分析比較，來均衡兩者成本差別;二是通過對工作單元中機器人在不同工作站之間移動時間對調(diào)度的影響進行分析，尋找對調(diào)度效果影響較大的移動時間工作站;三是通過對

5、不同工作站加工時間對調(diào)度的影響進行分析，尋找工序瓶頸。
　　本文的創(chuàng)新點為:1.提出一種結(jié)合調(diào)度算法的雙爪機器人柔性工作單元模型。不同于其他機器人工作單元模型，該模型中機器人移動時間、加工時間以及取放件的時間不是固定的，且模型將調(diào)度算法的基因編碼和雙爪機器人執(zhí)行動作相結(jié)合。2.提出一種面向雙爪機器人工作單元的遺傳模擬退火調(diào)度算法。不同于精確算法，該算法大大降低了計算所需時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，且具有較好的計算精度。3.提出一種基于