[发明专利]一种基于蚁群算法的双焊接机器人智能路径规划方法

说明书

本发明公开了一种基于蚁群算法的双焊接机器人智能路径规划方法，包括：根据总焊缝数量c和特殊焊缝数量x确定焊接顺序，设在焊接顺序下的焊接收益度函数；初始化蚁群参数，通过蚁群算法分别得到第一焊接机器人和第二焊接机器人的若干条较优路径；计算第一焊接机器人和第二焊接机器人在各较优路径下的焊接收益度函数的数值；在满足焊接工艺合格率的前提下，取焊接收益度函数的最大值对应的较优路径为最优路径。本发明在蚁群算法的基础上提出一种应对大型三维复杂构件的双蚁群移动路径优化算法，该焊接机器人系统在面对大型三维复杂构件时，能为双焊接机器人寻找到合适的焊接路径和焊接顺序，很大程度上提高焊接速度、提升焊接速质量。

技术领域

本发明涉及路径规划技术领域，尤其涉及一种基于蚁群算法的双焊接机器人智能路径规划方法。

背景技术

随着科技和工业的不断发展，无论是军事上还是民用上，对大型设备需求都越来越大，在这些大型装备的生产过程中需要焊接技术以实现各设备的拼接。传统的焊接工艺大多是由人工来完成的，近年来，由于工业自动化技术不断提高，机器人被广泛用于焊接领域。焊接机器人的应用，不仅很大程度上提高了生产效率，而且使许多工人从繁重工作和恶劣的工作环境中解放出来。

焊接机器人的发展大致经历了三个发展阶段：从简单的第一代的“示教——再现”焊接机器人到第二代的“离线编程式”焊接机器人，再发展至第三代的“自主编程”焊接机器人。第一代焊接机器人虽然通过人为的进行焊缝示教就能完成焊接任务，但是只能进行一些简单、不需要环境模型焊缝的焊接；第二代焊接机器人可以通过给机器人导入CAD/CAM数据，将获取的环境信息和焊接构件结合，通过计算机图形处理技术能够实现焊缝的离线路径规划，但这种技术需要人工来设定焊接路径；第三代机器人是通过一些传感器来获取焊缝的位置并通过一些智能的算法自主的进行焊接路径规划，这种技术能实现机器人的智能焊接，因而成为了近几年的重点研究方向。

但在第三代焊接机器人自主编程过程中，不仅要考虑焊接效率，更要考虑焊接质量。合理的焊接顺序在大型三维复杂构件的焊接中是十分重要的工艺内容之一，也是保证焊接质量，减少焊接残余应力的主要措施之一。焊接残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰减而产生一定的形变，使构件尺寸不稳定，如果考虑不周到，残余应力会增加工件工作时的内应力，造成构件局部应力过大，导致构件结构和焊缝脆性断裂应，诱发应力腐蚀裂纹，同时也会造成构件结构产生大的形变，这样增加了其矫正的工作量。在进行大型三维构件的焊接时，为了保证焊接质量，减少焊接时的残余应力，焊缝在进行焊接时应考虑以下焊接约束；(1)板与板焊接顺序，先短焊缝，再长焊缝；(2)板与型材焊接顺序，先立角焊缝，再平角焊缝，平角焊缝从中间向两边焊接，对称分段焊接；(3)分段内角焊缝，先立角焊，再平角焊，由里及外，对称施焊(4)T型焊缝或者十字交叉对接焊缝，把其中一条焊缝的接头置于距交叉点150-200mm处，完成T型焊缝其他部分的焊接，再进行该交叉点的连接。

使用双机器人进行焊接，在满足上述焊接约束的条件下，尽量使每个机器人焊接路径长度近似且焊接时间最短，可以节约一半的焊接时间，但现有的双焊接机器人系统大多为简单示教机或者离线编程的焊接机器人，这些焊接机器人系统只能进行一些空间维度少、工艺简单、环境模型相对简单的构件进行焊接，很难应对大型三维复杂构件的焊接。在面对大型三维复杂构件的焊接时，为双焊接机器人寻找到合适的焊接路径和焊接顺序可以加快焊接速度，提高焊接质量。

因此，在双焊接机器人系统应用一些智能算法以实现大型三维复杂构件的焊接成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于蚁群算法的双焊接机器人智能路径规划方法，解决现有技术中的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种基于蚁群算法的双焊接机器人智能路径规划方法，应用于大型三维复杂构件，包括如下步骤：