人机协作拆卸序列规划方法研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:rliang
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拆卸是实现产品维修、再制造和资源回收再利用的关键步骤,对于缓解废旧产品造成的环境资源问题,发展绿色制造与可持续制造具有重要意义。人机协作拆卸指拆卸人员与拆卸机器人在协作工作空间内,结合两者的拆卸能力优势,共同完成拆卸任务的过程,针对手工拆卸中存在的人工劳动强度大、人力成本高与机器人自动化拆卸中存在的灵活性、扩展性不足等问题提供了有效的解决方案。在拆卸任务开始前,进行拆卸序列规划是提高拆卸效率,降低拆卸成本与环境影响的首要途径。因此进行人机协作拆卸序列规划方法研究具有重要的理论价值与实际意义。本文结合人与机器人各自的拆卸能力特点,对人机协作拆卸序列规划问题进行深入研究,主要工作如下:(1)对人机协作拆卸问题进行分析与描述,构建人机协作拆卸信息模型。首先针对传统干涉矩阵的不足,结合拆卸稳定性,提出改进的产品拆卸信息模型,优化拆卸信息的表达,并对零件可拆卸性的判断规则进行定义。然后基于对人与机器人各自拆卸能力的分析,定义三种零件类型,并结合拆卸过程的必需信息建立零件拆卸信息模型。(2)对比人机协作拆卸序列与普通并行拆卸序列的不同,对人机协作拆卸序列的生成策略进行研究,在确定零件拆卸顺序的同时进行任务分配。针对传统并行拆卸时间的计算模型过于理想化的不足,分析相关影响因素以贴合实际过程,给出人机协作拆卸序列时间的计算模型,并结合拆卸成本与拆卸难度,建立人机协作拆卸序列规划的多目标优化模型。(3)提出一种改进的多目标离散蜜蜂算法来求解人机协作拆卸序列规划问题。针对蜜蜂算法的特点,给出基于Pareto快速非支配排序方法的优秀侦查蜂的选取策略,通过种群分工调整策略,在求解过程中动态调整全局搜索与邻域搜索能力,并将Lévy flight的步长映射到不同邻域变换算子的选择,提高求解精度,避免陷入局部最优。最后以电脑机箱拆卸为例,进行算法的有效性和性能对比分析实验。本文通过人机协作拆卸序列规划为解决人机协作拆卸中的任务分配与序列规划问题提供理论支持,旨在提高拆卸效率,节省拆卸成本,优化拆卸过程。
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