一种求解机器人路径规划的智能优化算法

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1、第39卷第4期电焊机Vol．39No．42009年4月ElectricWeldingMachineApr．2009一种求解机器人路径规划的智能优化算法赵敏，胡中华(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：为了解决汽车白车身焊接机器人路径规划不合理的问题，将路径规划问题抽象为TSP问题的数学模型，分析了蚁群算法并将该算法应用于求解该问题。采用Matlab语言对典型的机器人焊接路径规划实例进行编程仿真，结果表明：不仅能够克服早熟现象，而且能够加快收敛速度，可以有效快速解决焊接机器人路径规划问题。关键词：蚁群算法；旅行商问题；组合优化；焊接路径优化；

2、白车身中图分类号：TG409文献标识码：A文章编号：1001－2303(2009)04－0090－03ResearchonrobotpathplanningbasedonanintelligentoptimizationalgorithmZHAOMin，HUZhong-hua专(AutomationCollege，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)题讨Abstract：Inordertosolvetheproblemofsomeautocar-Bodyinwhit

3、eweldingrobotspathplanningreasonablyandeffectively，This论paperabstractstheproblemofrobotpathplanningintoTSPmathematicalmodel．ACOalgorithmisanalyzedandusedtosolvethe︱problem．Finally，atypicalrobotweldingpathplanningsampleissimulatedbyusingthelanguageofMatlab．Theresultshowsthatthis︱algo

4、rithmcanavoidpre-maturityandadvanceconstringency．Itcansolvetheproblemeffectivelywithafasterspeed．焊接Keywords：ACO；TSP；combinatorialoptimization；weldingpathoptimizing；car-bodyinwhite机器人0前言侧，采用机器人手持焊钳、工件静止不动的焊接方为了稳定地保证焊接质量，提高生产效率，改式，如图1所示。各工位的零件同步移动，无交叉或回流，没有人工干预。通过分析轿车白车身装焊单善工人的劳动条件，轿车

5、白车身装焊单元中大量采元，发现焊接单元中的点焊机器人运动路径规划具用机器人来完成点焊工作，其焊接质量的优劣对整[2][1]有如下特点：车质量起着决定性作用。所以，白车身焊接生产线的规划尤为重要，它是制造出高质量、低成本的车身并提高生产效率的关键。因此，点焊机器人工位规划是白车身焊接生产线规划的重要组成部分，而在焊接机器人工位规划中，焊接路径规划又是工位规划的重点之一。但是，目前白车身焊接机器人路径规划方案不够完善，经常发生机器人作业顺序不合理的情况，导致生产周期过长，影响了整条焊接线的生产。在此对焊接路径进行优化，以减少机器人工位的生产时间，缩短整体工时，提高

6、生产效率。图1白车身机器人焊接1白车身焊接的特点(1)焊点数量多。焊点多达4000～5000个，但经白车身焊接过程中，机器人固定在白车身两分组后群体规模减少。收稿日期：2009－02－19(2)使用焊接方法多。如电阻焊、气体保护焊、螺基金项目：江苏省重点实验室开放基金资助项目(QC200502)栓焊、激光焊等，但以电阻焊为主。作者简介：赵敏(1959—)，男，江苏南京人，教授，博士生导师，主要从事群体智能算法、计算机测控的研究工作。(3)对焊接技术要求高。对焊接产品尺寸精度要·90·ElectricWeldingMachine专题讨论赵敏等：一种求解机器人路径

7、规划的智能优化算法第4期k求高，对批量化焊接生产有高品质的要求，对焊接度决定转移方向，Pij(N)表示第N代蚂蚁k从城市i[4]过程有高节拍、高效率的要求。转移到城市j的概率，其计算公式为αβ在焊接机器人工作过程中，焊枪从原始位置出τij(N)ηij(N)j，s∈allowedk发，途经各个焊点，最终回到原始位置，完成一个工αβkΣτij(N)ηis(N)(1)作循环。这与旅行商问题(TSP：TravelSaleProblem)Pij(N)＝邀r∈allowedk的数学模型非常类似，因此，可以将问题转化成TSP0otherwise的数学模型，并使用相应智能优化

8、算法焊接路径。式中allowedk＝邀