传统的制造业往往过于强调经济效益,而不重视对资源和环境的保护。未来的制造业必须在保证经济效益的同时,更加注重对环境的保护和制造资源的再利用。再制造以废旧产品为对象,旨在恢复其质量和服役性能,使其不亚于新品,充分利用废旧产品所蕴含的价值,减小废旧产品对环境的破坏,从而实现制造资源的再利用和环境保护。拆卸是再制造过程中的关键环节,传统的拆卸过程通常由人工完成,具有拆卸效率低且拆卸成本高等缺点。工业机器人是实现制造业智能化的重要制造装备,已广泛应用于装配、焊接和加工等制造领域。相比较于人工拆卸,工业机器人拆卸具有更高的拆卸效率,更好的重复性和更低的拆卸成本。在工业机器人执行拆卸任务时,合理的拆卸规划有助于提高拆卸效率和降低拆卸成本。工业机器人应用于废旧机电产品的拆卸,是再制造工程的重要发展方向。因此,研究基于工业机器人的机电产品拆卸规划的相关技术与方法,对于提升拆卸效率,促进拆卸过程的智能化发展具有重要意义。本文依托国家自然科学基金、英国工程与自然科学研究委员会、湖北省技术创新专项基金资助等项目,开展基于工业机器人的机电产品拆卸规划研究。结合工业机器人拆卸的特点,围绕拆卸约束建模、拆卸线中拆卸任务分配方法和群智能优化算法等内容进行了大量的方法研究和验证工作,主要包括以下研究内容:(1)研究工业机器人的运动控制特点,通过避障路径长度矩阵和工业机器人末端执行器的线速度来描述工业机器人末端执行器在不同零部件之间的避障移动时间,建立拆卸序列规划问题的目标函数。在此基础上,采用改进空间干涉矩阵和可行序列生成法得到拆卸产品的可行拆卸序列和拆卸方向,从而建立有效的拆卸约束模型,进而提出基于工业机器人的机电产品拆卸序列规划。研究过程中,以齿轮泵和摄像头为拆卸对象,以拆卸总时间最短为优化目标,采用增强型离散蜜蜂算法求解最优拆卸方案(拆卸序列和拆卸方向),通过RoboDK软件模拟工业机器人拆卸单元的拆卸过程,验证所提方法的有效性。(2)基于改进空间干涉矩阵和可行序列生成法,结合工业机器人拆卸线中拆卸工作站的工作特点,在给定拆卸线循环时间的条件下,采用分配矩阵为各拆卸工作站分配拆卸任务,提出工业机器人拆卸线的拆卸任务分配方法。同时,以拆卸工作站数量、拆卸线均衡指数和需求指数建立多目标优化函数,结合高效非支配排序方法,并以齿轮泵和摄像头为拆卸对象,采用改进型多目标蜜蜂优化算法求解Pareto最优解集,提出基于工业机器人的机电产品拆卸线平衡方法。采用RoboDK软件模拟工业机器人拆卸线的拆卸过程,验证了所提方法的有效性。(3)考虑工业机器人拆卸单元和拆卸线的优化目标,针对不同优化目标之间相互影响的特点,为了提升拆卸线的拆卸效率,采用网络层次分析法为各优化目标分配合适权重,建立拆卸规划协同优化的优化目标函数。以齿轮泵和摄像头为拆卸对象,通过基于变邻域搜索策略的改进型离散蜜蜂算法求取最优解,在优化工业机器人拆卸线各优化目标的同时优化拆卸工作站的最大拆卸时间,并以此提高工业机器人拆卸线的拆卸效率,提出了基于工业机器人的机电产品拆卸规划协同优化方法。最后,通过RoboDK软件模拟了工业机器人拆卸线的拆卸过程,验证了所提方法的有效性。(4)基于KUKA iiwa工业机器人拆卸单元和KUKA工业机器人拆卸线,采用JAVA Web技术、Socket通信和基于JOpenShowVar数据通信的方法,设计并开发了包含用户登录、数据管理、配置文件上传、规划服务和控制服务等模块的基于工业机器人的机电产品拆卸规划服务平台。用户访问该服务平台后,可以通过规划服务模块求取最优规划结果,或通过控制服务来读取工业机器人的状态数据,控制工业机器人的关节坐标和笛卡尔坐标。此外,用户还可以将计算得到的拆卸规划结果以拆卸指令的形式传输到工业机器人控制柜中,工业机器人控制柜在接收到拆卸指令后,对其进行解析并调用相关函数,实现了工业机器人拆卸操作的控制。