多工位、多机器人焊接任务分配与路径规划

摘要

针对实际汽车制造业中多工位、多机器人生产线的焊接任务分配、焊接顺序规划，以及工件和生产线组成的众多约束条件，本文建立了多工位、多机器人焊接任务分配与路径规划（Multi-Station Multi-Robot Welding Task Assignment and Path Planning, MSMR-WTAPP）数学模型；优化目标是同时最小化生产线第一个工件加工时间、后续工件加工时间和机器人运动路径长度；提出了一种基于个体种群密度（Individual Population Density, IPD）的改进SPEA2算法（SPEA2+IPD）；针对焊接任务分配和焊接顺序规划的耦合问题设计了双层编码方案，并研究了机器人工序的解码过程。通过仿真实验验证了SPEA2+IPD算法在优化多工位、多机器人生产线节拍、效率和焊接路径等方面的有效性和优越性。SPEA2+IPD算法优化得到的生产节拍与工厂实际生产节拍相比，第一个工件时间缩短了20.7%，后续每个工件的生产时间都减少15.2%，说明提出的模型和算法对优化工厂生产具有实际意义。

关键词

汽车制造 / 工业机器人 / 焊接 / 任务分配 / 路径规划