雙爪串行工作站機(jī)器人工作單元調(diào)度優(yōu)化方法研究.pdf

1、機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人得以充分地利用，從而提高了機(jī)器人工作單元的生產(chǎn)效率。目前，機(jī)器人工作單元的調(diào)度優(yōu)化存在以下不足:1.已有的機(jī)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(jī)器人工作單元的實(shí)際情況;2.機(jī)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(jī)器人柔性工作單元模型;然后，使用改進(jìn)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(jī)器人工作單元進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化，并采用實(shí)

3、際案例驗(yàn)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(jìn)行分析，并給出改進(jìn)方案。
　　本文的主要工作包括:1.構(gòu)建支持雙爪機(jī)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(jī)器人工作單元的運(yùn)行機(jī)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(jī)器人工作單元智能調(diào)度算法。本文結(jié)合改進(jìn)的遺傳算法和模擬退火算法，對雙爪機(jī)器人工作單元進(jìn)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(jī)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(jī)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(shí)施改進(jìn)。分析方法包括:一是通過對單爪機(jī)器人和雙爪機(jī)器人的調(diào)度結(jié)果進(jìn)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(jī)器人在不同工作站之間移動時間對調(diào)度的影響進(jìn)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(jìn)行分析，尋找工序瓶頸。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)為:1.提出一種結(jié)合調(diào)度算法的雙爪機(jī)器人柔性工作單元模型。不同于其他機(jī)器人工作單元模型，該模型中機(jī)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(jī)器人執(zhí)行動作相結(jié)合。2.提出一種面向雙爪機(jī)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