基于时延Petri网模型的机器人装配任务规划

采用时延Petri网针对有代表性的柔性装配单元进行建模 ,柔性装配单元包括装配机器人、拧螺钉机器人、变位器和加工中心等自动装配和制造中的常用设备 ,具有较大的通用性。推导了顺序作业和并行作业的时间消耗计算方法 ,针对具体任务提出了任务规划的时间优化算法 ,通过仿真和试验两种方法对最优规划序列进行了验证。该项研究可在作业时间要求严格的场合产生优化的装配任务序列 ,并可用于指导装配系统设计     

柔性装配制造系统中生产优化的Petri网方法

本文在基本Ｐｅｔｒｉ网的基础上,给出了一种进行周期性生产的柔性装配制造系统的模型;同时,针对该系统,给出了一个求稳定需求下最佳生产指量的启发式调度方法。     

多工艺路线下柔性加工系统Petri网调度方法

为解决多工艺路线下的柔性加工系统(Flexible Machining System under Alternative Routes, FMSAR)中加工和运输工序集成调度困难、生产效率低下的问题,以完工时间为目标,考虑工件加工、工件运输、工件批量和多工艺路线的情况,建立了柔性加工系统赋时变迁Petri网模型,该建模方法避免了工件共享资源造成的死锁情况。在此基础上,以可行变迁序列为输入,设计了实际代价函数和启发式预估代价函数,并结合波束搜索框架,只对每个搜索阶段的部分优秀节点进行下一步拓展,减小了可达图搜索空间,提高了算法运行效率。通过实例分析和算法对比,验证了该建模方法的可靠性和优化方法的可行性。     

基于Petri网的柔性装配单元建模及PLC程序设计

将柔性装配单元的费源和操作表示为Petri网（PN）的库所和变迁,建立不会发生死锁的柔性装配单元PN模型。根据PN的变迁触发条件和标识变化规则,列出由资源、操作和条件组成的逻辑表达式,将表达式元素问的逻辑“与”、“或”关系和PLC梯形图的“串”、“并”触点相对应,可以方便地把逻辑表达式转化为PLC的梯形图程序。通过实例表明建立的柔性装配单元的PN模型可以有效的避免系统死锁,而且根据PN模型能够方便地设计出符合装配控制要求的PLC梯形图控制程序。     

一类规则调度系统的Petri网研究方法

研究了规则调度系统的性能分析问题,与传统的仿真研究方法比较,文中采用了基于Ｐｅｔｒｉ网的研究思想,首先运用Ｐｅｔｒｉ网给规则调度系统建模,得到调度规则的形式化表示;然后基于该模型作稳定性及其它性能分析,最后针对一类切换式规则调度系统,介绍了运用混合动态系统理论开展研究的具体思路。     

基于Stopwatch时间Petri网的柔性作业车间优先级调度研究

作业时间不确定的柔性作业车间调度问题由于其计算复杂性、约束条件数量以及工件加工优先级等限制,难以获得最优解。采用Stopwatch时间Petri网对区间柔性作业车间优先级调度问题进行建模,通过Stopwatch状态类可达性分析方法获得模型所有可行变迁触发序列。为了准确执行变迁触发序列的时序分析,采取逆向分步法将此问题转化为线性规划问题,求出最小下界和最小上界的调度路径,进而获得基于优先级的最优调度方案。通过实验结果表明了模型的有效性,为区间柔性作业车间优先级调度提供了有效的模型支持。     

运用Petri网和GA的资源可协作柔性生产调度研究

提出一类资源可协作的柔性生产调度问题,利用包含过程流子网和资源子网的赋时Petri网对该问题建模。采用两级遗传递阶优化方法来求解资源可协作的柔性生产调度问题,在自适应遗传算法优化加工路径的基础上,再用单亲遗传算法优化作业排序,并通过运行Petri网仿真来获得调度性能评价。最后的实例仿真结果说明了算法的有效性。     

基于关系对象Petri网的飞机装配系统模型快速构建方法

为支撑飞机装配系统分析与优化,提出了基于关系对象Petri网的装配系统模型快速构建方法.依据现场组织模式分析了装配作业单元分解结构,给出了装配系统关系对象Petri网的模型定义,建立了作业单元对象和关系的表示方法.以模型定义与表示为基础,阐述了装配元对象和逻辑对象模型的构建步骤与规则.采用对象简化网对模型状态空间进行压缩,并建立了基于线性不变量的模型特性验证方法.以某型飞机机翼装配单元为对象进行了实例分析,结果证明了该方法的有效性.     

基于约束网络的柔性装配系统全局优化设计的遗传算法

介绍了一种新的约束网络求解算法——遗传算法,提出并采用了基因进化策略,较之传统遗传算法,更具高效性,并成功地应用在柔性装配系统全局优化设计中。     

基于Petri网的虚拟装配环境建模及其应用

通过分析虚拟装配环境的结构及性能,针对场景图数据结构在虚拟装配应用中的不足,定义了一种基于知识的层次对象时间Petri网,并用于建立虚拟装配环境的应用层模型。该模型以虚拟手的位姿作为输入,运行后输出具体的操作事件更新场景图,完成装配活动,以满足虚拟装配环境的实时和并发等动态性能要求,实现了虚拟装配大量离散事件的处理及装配意图的响应。给出了基于知识的层次对象时间Petri网的产品装配模型表达,不仅表达了产品结构及装配关系,同时记录零部件在装配过程中的方位及约束状态等动态信息,从而在虚拟装配环境中实现了装配与拆卸并存的实际装配活动。此外,还给出了由产品装配层次图生成的基于知识的层次对象时间Petri网装配模型的算法,说明了基于应用层模型的装配、拆卸操作以及装配过程仿真,开发了原型系统。     

基于遗传算法的飞机装配序列规划优化方法

在基于割集的装配顺序规划方法中,随着零件的增加,装配序列数呈指数增加,由此导致算法的组合爆炸问题。为此,提出了基于．遗传算法的装配序列规划优化方法,研究了零件装配信息的基因组表示方法,将参与装配的零件的基因组排列成序,实现装配顺序的染色体表示。采用模糊集理论建立了适应度函数,并对装配序列进行评价和优化。以某型飞机机翼产品为例,验证了技术的有效性。     

基于质量特征产品装配顺序规划的逆向推理算法探究

在Petri网柔性装配系统装配顺序规划中引入装配质量要素,并以装配零件的装配自由度,装配作业后稳定性,装配零件配合精度对装配质量的影响作为基本因子,提出装配质量置信度概念,解决柔性装配系统装配规划中装配质量及其定量化问题。根据装配形成的产品在Petri网装配状态图中表示为一个最终库所的特点,应用改进B树模型,提出仅以变迁信息的产品装配顺序规划Petri网逆向推理算法,简化装配顺序规划推理过程,对于多个变迁均可生成最终成品的情况,亦给出装配顺序规划的解决方案,并以摩托车发动机的装配为例,证明该算法是可行的。     

基于Petri网及遗传算法的混流装配线重构

混流装配线在当今制造业中极大地提高了企业响应市场的能力,然而混流装配线上经常出现有的装配工位非常繁忙,有的装配工位处于闲置状态的情状,分析可知,这一现象由多品种混流生产造成,将直接导致生产劳动力的浪费和设备开动率的降低。为解决这一问题,在Petri网建模的基础上,提出了一种基于工作站的装配线重构,并在此基础上采用遗传算法进行排序,以达到较小成本及较短时间内的装配线重构。该方法在订单无规律的大幅度波动下十分有效,既有效分配了资源,又大大缩短了响应市场的时间。     

用于机器人螺钉柔性装配的夹持器

从机器人螺钉柔性装配位姿调整策略的需要出发,简要介绍了机器人末端适从方式,提出了基于刚度矩阵的适从表达方案,设计并制作出具有良好适从特性的螺钉柔顺夹持器,实验结果表明,该夹持器所具有的较宽位姿适从范围为机器人螺钉柔性装配的实施打下了良好基础.     

基于配合约束的装配序列规划的遗传算法研究

为提高装配序列规划问题的寻优效率,提出了一种将装配约束条件和遗传算法相结合的求解方法.对配合约束进行了分类并给出每种类型特征尺寸的定义.在此基础上,引入特征标签的概念,用于描述零件的装配特征信息和配合约束关系.根据零件间特征标签的相似程度设计了可装配度函数,以度量装配的可行程度,并以该函数为基础构建了遗传算法的适应度函数.另外,为减少无用个体的数目,提出了基于配合约束的子代个体的保留策略,并以此为指导进行子代的有效性检验.最后,通过实例说明了该算法的有效性.     

飞机柔性装配技术研究

利用数字化装配设计以及可视化装配环境,秉承柔性制造技术思想,针对多品种小批量生产模式,对柔性工装设计技术、柔性装配技术组成以及柔性装配工艺技术等进行了研究,报告目前国内外飞机柔性装配技术的现状,分析了数字化定义下柔性装配体系中的关键技术,以及在未来飞机制造业中的作用。     

物联网环境下的机械产品管控一体智能装配系统建模

针对应用物联网技术对促进制造系统发展所具有的重要现实意义,以构建互联感知与智能高效的装配系统为目标,在分析物联网技术在机械产品装配系统应用模式的基础上,提出一种基于物联网技术的管控一体智能装配系统的概念。为解决物联网环境下的装配系统分析与优化问题,从机械产品装配过程角度出发,采用面向对象的赋时着色Petri网将系统抽象为由若干工艺关联、功能相互独立的装配单元或功能模块组成的对象集合,并根据每个模块及单元之间的工艺约束和逻辑关系,确定整个系统的消息传递网络,最终通过消息驱动实现单元与模块之间的通讯互联,并建立了物联网环境下的管控一体智能装配系统模型,其中知识规则赋予模型中决策变迁智能行为,主要用于消解模型中的令牌路由选择和系统死锁问题。以发动机拧紧工艺为例验证了模型的可行性与有效性。     

基于工业机器人的开关柔性组装自动化系统设计

以MD1位单开开关壳体中开关铜件和壳体组装为例,研发和设计了一套开关铜件和壳体组装工序的自动化系统。应用工业机器人、现代传感技术、现代控制理论技术、机械结构原理以及PLC触摸屏技术,研究开关壳体中开关铜件和壳体的装配工艺,完成整套系统的机械结构设计,选型合适的工业机器人,设计相对应的机器人末端执行器,配以精确可靠的PLC集中控制系统。最后研发出一套基于工业机器人在开关铜件和壳体组装工序中的自动化系统。     

A genetic-algorithm-based optimization model for scheduling flexible assembly lines

In this paper, a scheduling problem in the flexible assembly line (FAL) is investigated. The mathematical model for this problem is presented with the objectives of minimizing the weighted sum of tardiness and earliness penalties and balancing the production flow of the FAL, which considers flexible operation assignments. A bi-level genetic algorithm is developed to solve the scheduling problem. In this algorithm, a new chromosome representation is presented to tackle the operation assignment by assigning one operation to multiple machines as well as assigning multiple operations to one machine. Furthermore, a heuristic initialization process and modified genetic operators are proposed. The proposed optimization algorithm is validated using two sets of real production data. Experimental results demonstrate that the proposed optimization model can solve the scheduling problem effectively.