针对目前焊接机器人路径规划缺乏理论依据的现状,本文提出了将路径规划问题抽象为TSP问题的数学模型解决思路。文章分析研究了该数学模型的计算方法,运用蚁群算法作为计算引擎,编写了相应的Matlab优化程序。结果证明,该算法不仅有效,而且具有较快的计算速度。

维普资讯 www.wendangwang.com

、 l

訇地

基于蚁群算法的白车身焊接机器人路径优化研究 王家海，王毅 (同济大学机械工程学院，上海 2 0 9 ) 0 0 2摘要：针对目前焊接机器人路径规划缺乏理论依据的现状，本文提出了将路径规划问题抽象为 T P S

问题的数学模型解决思路。文章分析研究了该数学模型的计算方法，运用蚁群算法作为计算引擎，写了相应的 M t b编 a l优化程序。 a结果证明，该算法不仅有效，而且具有较快的计算速度。 关键词：蚁群算法；路径优化；T P S中图分类号：T 2 P4文献标识码：B 文章编号：1 0—0 3 ( 0 8 0— 0 6 0 9 1 4 20 )5 0 1 - 3 0

A t d W s u y on BI wel n ob tp t a n ng b s d on a t ol n l or h di g r o a h pl n i a e n o y a g i m c t W ANG i. a. ANG Ja h iW Yi

( l g f c a i l n ie r g T njUn es y Sh n h i 0 0 2 Chn ) Col eo h nc gn ei, o gi i ri, a g a 2 0 9, i e Me aE n v t a Ab t a t I e o e c re t W l i g r o a h p a n n o e l c f h o e ial a i, s r c: nviw f h u r n t BI we d n ob tp t l n i g f r h k o e r t ss a t a t c b s lt n wh c b ta t h r b e o o a h p a n n n o T o u i i h a s r c e p o l m fr o t ob t t l n i g i t SP ma h ma ia d ls p te t l c mo e i gie . t s a c ig t e c lult n me h f h t e a i a d l a p i z t n v n Af r e r h n a c a i t od o e ma h m t I er e h o t c mo e, n o t mia i o p og am a e t o on go i m s gien v a Ma l b. e r s l h w h tt i r r b s d on an l y al r h i v i t c t a Th e u t s o t a h s s s l t f c ie an t s

e p e o u i i e e t d wi a f t rs e d. on s v h a Key wor: ACS; a h p a n n T ds p t l n ig; SP

0引言 在白车身焊接生产过程中，现行以人工方式为 主的焊接机器人路径规划方法缺乏严格的数学论证，

()使用焊接方法多。电阻焊、气体保护焊、 2如 螺栓焊、激光焊等，但主要以电阻焊为主。

()对焊接技术的要求高。对焊接产品尺寸精 3 度要求高，对批量化焊接生产有高品质的要求，对焊接过程有高节拍、高效率的要求。 ()根据焊接工艺的要求。某些焊点位置和焊 4 接顺序是相对确定的。

由此制定的规划方案存在很大的随机性，经常发生 机器人作业顺序不合理的情况，致生产周期过长，导

影响整条生产线的生产。如何根据白车身焊接机器人的实际工作情况以及通用机器人路径规划技术来 寻求一种高效的路径规划解决方案，已成为汽车制 造业中的一个研究重点。

2优化方案的技术路线 在焊接机器人工作过程中，焊枪从原始位置出发，途径各个焊点，最终回到原始位置，完成一个

1实际焊接生产过程分析 白车身焊接过程中，机器人的位置固定，采用 机器人手持焊钳进行焊接、工件静止不动的焊接方式；在物流系统方面，用机械传动的刚性运输系采统。各工位的零件同步移动，无交叉或回流，没有

工作循环。这与 T P旅行商问题的数学模型非常类 S似，不同之处在于在白车身机器人焊接过程中还要 考虑到焊枪和工件或夹具的干涉问题，这方面可以用增加虚焊点修正的方法加以解决。据此确定如下 解决方案技术路线：

人工干预。通过对轿车白车身装焊单元进行分析， 发现焊接单元中的点焊机器人运动路径规划具有如 下特点：

()问题转化成 T P行商问题的数学模型， 1将 S旅 并使用相应算法得到优化焊接顺序。 () 2根据焊接工艺以及干涉等情况，增加虚焊点 加以修正。

()焊点数量多。焊点多达 4 0~ 0 0个，但 1 0050

经分组后群体规模减少。 收稿日期：2 0—12 0 7 1-6

()终确定合理焊接顺序。 3最

作者简介：王家海 (9 4一

) 16,男，副教授，工学博士，主要从事现代集成制造，网络化制造和数字化制造过程的教学和研究工作。

【 6第 3 1】 O卷

第 5期

20— 5 08 0