CN108544495A - 一种多焊接机器人的焊接路径规划方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多焊接机器人的焊接路径规划方法、系统及设备，包括获取待焊工件的所有焊接轨迹点及每个焊接机器人的焊接任务的个数，对所有焊接轨迹点进行标号，每个焊接轨迹点的标号均不相同；根据所有标号及每个焊接机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径；判断焊接路径是否满足约束条件；若是，将焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。本发明根据待焊工件的所有焊接轨迹点及焊接机器人的焊接任务的个数，生成多条焊接路径，分别对每条焊接路径进行约束条件判定，有效减少冗余候选焊接路径，将满足约束条件的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径，不需人工示教，提高了要多焊机器人在进行焊接工作时的高效性和灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，特别是涉及一种多焊接机器人的焊接路径规划方法、系统及设备。
背景技术
随着工业自动化的提高，在汽车、船舶等制造业中，焊接机器人逐步取代人工焊接，来进行全方位的工件焊接。现有的焊接机器人多为底座固定式或悬挂固定式机器人，每个焊接机器人只能在一定的半圆区域内进行焊接工作，且底座滑动式机器人只能覆盖大型焊件的两侧，对中间需要焊接的位置，进行人工焊接，效率较低并且容易出错，因此，需要对多焊接机器人的协同工作进行合理规划。
现有的解决方案是分别对每个焊接机器人采用人工规划焊接移动路径的示教方法，但是，对于不同的焊件以及复杂的工序，需要对每个焊接机器人分别进行多次重新示教，以保证其完成焊接任务，该示教方法只适用于大量重复焊接的工序或焊件，并不适用于小批量生产或多造型的焊件，人工成本高，且灵活性较差。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种多焊接机器人的焊接路径规划方法、系统及设备，有效减少冗余候选焊接路径，将满足约束条件的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径，不需人工示教，提高了要多焊机器人在进行焊接工作时的高效性和灵活性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多焊接机器人的焊接路径规划方法，包括：
获取待焊工件的所有焊接轨迹点及每个焊接机器人的焊接任务的个数，对所有所述焊接轨迹点进行标号，每个所述焊接轨迹点的标号均不相同；
根据所有所述标号及每个所述焊接机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径；
判断所述焊接路径是否满足约束条件；
若是，将所述焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
优选的，所述若是之后，将所述焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径之前，该焊接路径规划方法还包括：
计算所述焊接路径的适应度；
则将所述焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径的过程具体为：
将所述适应度最小的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
优选的，所述计算所述焊接路径的适应度之后，将所述适应度最小的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径之前，该焊接路径规划方法还包括：
当所述适应度小于或等于第一预设值时，对所述焊接路径进行复制处理和/或交叉处理和/或变异处理得到新的焊接路径；
判断所述新的焊接路径是否满足所述约束条件；
若是，计算所述新的焊接路径的适应度；
则将所述适应度最小的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径的过程具体为：
将所述适应度最小的新的焊接路径作为所述多焊接机器人的执行焊接路径。
优选的，所述判断所述焊接路径是否满足约束条件的过程具体为：
分别获取所述焊接路径中每个所述焊接机器人的焊接时间；
判断同一龙门上任意两个所述焊接机器人的焊接时间的差值是否小于或等于第二预设值；
若否，则判定所述焊接路径不满足约束条件，若是，则判断任意两个所述龙门的最大焊接时间的差值是否小于或等于第三预设值；
若是，则判定所述焊接路径满足所述约束条件，若否，则判定所述焊接路径不满足所述约束条件；
相应的，所述判断所述新的焊接路径是否满足所述约束条件的过程具体为：
分别获取所述新的焊接路径中每个所述焊接机器人的焊接时间；
判断同一龙门上任意两个所述焊接机器人的焊接时间的差值是否小于或等于所述第二预设值；
若否，则判定所述新的焊接路径不满足所述约束条件，若是，则判断任意两个所述龙门的最大焊接时间的差值是否小于或等于所述第三预设值；
若是，则判定所述新的焊接路径满足所述约束条件，若否，则判定所述新的焊接路径不满足所述约束条件。
优选的，所述对所有所述焊接轨迹点进行标号的过程具体为：
对所有所述焊接轨迹点进行随机标号。
优选的，所述多焊接机器人包括第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人和第四焊接机器人，其中，所述第一焊接机器人和所述第二焊接机器人设于第一龙门，所述第三焊接机器人和所述第四焊接机器人设于第二龙门。
优选的，所述分别获取所述焊接路径中每个所述焊接机器人的焊接时间的过程具体为：
根据时间函数关系式分别计算所述焊接路径中每个所述焊接机器人的焊接时间，其中，所述时间函数关系式为：
其中，
T为所述焊接机器人的焊接时间，e为所述焊接机器人的焊接任务中的第一焊接轨迹点的标号，k为所述焊接任务中的第n焊接轨迹点的标号，ta为所述焊接机器人在所述焊接任务中的平均移动时间，gi为第i焊接轨迹点，为所述第i焊接轨迹点的焊接时间，S为直线型焊接轨迹点的集合，C为直角型焊接轨迹点的集合，W为波浪线焊接轨迹点的集合，vs为所述直线型焊接轨迹点的平均焊接速度，vc为所述直角型焊接轨迹点的平均焊接速度，vw为所述波浪型焊接轨迹点的平均焊接速度，||Lgi||为所述第i焊接轨迹点的长度。
优选的，所述计算所述焊接路径的适应度的过程具体为：
根据适应度标准关系式计算所述焊接路径的适应度，其中，所述适应度标准关系式为：其中，E为所述焊接路径的适应度，TXp为设于所述第一龙门上的第p焊接机器人的焊接时间，TYq为设于所述第二龙门上的第q焊接机器人的焊接时间，为平均焊接时间，TX1为设于所述第一龙门上的所述第一焊接机器人的焊接时间，TY1为设于所述第二龙门上的所述第三焊接机器人的焊接时间。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种多焊接机器人的焊接路径规划系统，包括：
标定模块，用于获取待焊工件的所有焊接轨迹点及每个焊接机器人的焊接任务的个数，对所有所述焊接轨迹点进行标号，每个所述焊接轨迹点的标号均不相同；
路径生成模块，用于根据所有所述标号及每个所述焊接机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径；
判断模块，用于判断所述焊接路径是否满足约束条件，若是，触发确定模块；
所述确定模块，用于将所述焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种多焊接机器人的焊接路径规划设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述焊接路径规划方法的步骤。
本发明提供了一种多焊接机器人的焊接路径规划方法，包括：获取待焊工件的所有焊接轨迹点及每个焊接机器人的焊接任务的个数，对所有焊接轨迹点进行标号，每个焊接轨迹点的标号均不相同；根据所有标号及每个焊接机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径；判断焊接路径是否满足约束条件；若是，将焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
可见，在实际应用中，采用本发明的方案，能够对任意大型焊件进行多机器人的焊接任务规划，根据待焊工件的所有焊接轨迹点及焊接机器人的焊接任务的个数，生成多条焊接路径，分别对每条焊接路径进行约束条件判定，能够有效减少冗余候选焊接路径，最小化搜索空间的大小，将满足约束条件的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径，不需要人工示教，提高了多焊机器人在进行焊接工作时的高效性和灵活性。
本发明还提供了一种多焊接机器人的焊接路径规划系统及设备，具有和上述焊接路径规划方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种多焊接机器人的焊接路径规划方法的步骤流程图；
图2为本发明所提供的一种多焊接机器人的焊接路径规划系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种多焊接机器人的焊接路径规划方法、系统及设备，有效减少冗余候选焊接路径，将满足约束条件的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径，不需人工示教，提高了要多焊机器人在进行焊接工作时的高效性和灵活性。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明所提供的一种多焊接机器人的焊接路径规划方法的步骤流程图，包括：
步骤1：获取待焊工件的所有焊接轨迹点及每个焊接机器人的焊接任务的个数，对所有焊接轨迹点进行标号，每个焊接轨迹点的标号均不相同；
作为一种优选的实施例，对所有焊接轨迹点进行标号的过程具体为：
对所有焊接轨迹点进行随机标号。
具体的，待焊工件可以指平板型大型工件(10米*10米)，从待焊工件的CAD工件信息中，可以得到待焊工件的所有焊接轨迹点，焊接轨迹点是指待焊工件上待焊接的位置，并不只表示一个点，还可以表示一条线，即本发明利用焊接轨迹点代替线状、波浪状等所有形状的待焊接的位置。同时，从CAD工件信息中，还可以得到每个焊接机器人的焊接任务的个数，由于针对大型工件，每个焊接机器人都需要负责焊接多个焊接轨迹点，这里的焊接任务的个数就是指每个焊接机器人负责焊接的焊接轨迹点的个数。在得到所有焊接轨迹点后，对焊接轨迹点进行标号，具体的，可以随机标号，也可以顺序标号，只要保证每个焊接轨迹点的标号唯一即可，可以理解的是，对焊接轨迹点进行标号的目的是为了方便后续计算。
步骤2：根据所有标号及每个焊接机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径；
具体的，每条焊接路径中均包括多个焊接轨迹点以及每个焊接机器人所要负责焊接的焊接轨迹点的个数，每条焊接路径中多个焊接轨迹点的排列顺序是随机的，每个焊接机器人所要负责焊接的焊接轨迹点的个数从CAD工件信息上可以得到，根据焊接路径中随机生成的焊接轨迹点的排列顺序，可以得到每个焊接机器人的焊接任务。
具体的，可以将焊接路径看成遗传智能算法中的一条染色体，定义染色体的长度为N+M，前N个基因位置为焊接轨迹点的标号，后M个基因位置表示M个焊接机器人各自要完成的焊接任务的个数，该染色体Gj上的基因排列可以记为Gj＝[gj1,gj2,…,gjN,r1,r2,…,rM]，其中，gj1表示第一个焊接轨迹点的标号，gj2表示第二个焊接轨迹点的标号，gjN表示第N个焊接轨迹点的标号，r1表示第一个焊接机器人的焊接任务的个数，r2表示第二个焊接机器人的焊接任务的个数，rM表示第M个焊接机器人的焊接任务的个数。举例说明，假设共有两个焊接机器人，4个需要焊接的焊接轨迹点，对应的标号分别为1、2、3、4，生成的某条焊接路径可以为234131，倒数第2位的3表示第一个焊接机器人的焊接任务的个数，即2号焊接轨迹点、3号焊接轨迹点和4号焊接轨迹点由第一个焊接机器人负责焊接，相应的，1号焊接轨迹点由第二个焊接机器人负责焊接，也可以说第一个焊接机器人的焊接任务为依次焊接2号焊接轨迹点、3号焊接轨迹点及4号焊接轨迹点，第二个焊接机器人的焊接任务为焊接1号焊接轨迹点，相应的，染色体上的基因排列顺序即为该多焊接机器人的焊接路径。
具体的，从待焊工件的CAD工件信息中还可以得到每个焊接轨迹点的三维坐标，包括起始坐标(xm1,ym1,zm1)和终止坐标(xm2,ym2,zm2)，焊接机器人可以根据起始坐标和终止坐标得到焊接轨迹点在待焊工件上的位置，可以理解的是，每个焊接轨迹点的三维坐标和标号存在对应关系。
步骤3：判断焊接路径是否满足约束条件，若是，执行步骤4；
步骤4：将焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
具体的，考虑到多焊接机器人在对待焊工件进行焊接时，需要协同合作，为了避免各个焊接机器人之间相互影响，导致无法完成对待焊工件的焊接工作，在随机生成多条焊接路径后，本发明对每条焊接路径均进行约束条件判定，满足约束条件的焊接路径就可以做为多焊接机器人的执行焊接路径，其中，执行焊接路径即为该多焊接机器人在对待焊工件进行焊接操作时执行的焊接路径。可以理解的是，对焊接路径进行约束条件判定，一方面能够有效减少冗余候选焊接路径，最小化搜索空间的大小，另一方面可以保证多焊接机器人在按照满足约束条件的焊接路径执行焊接任务时，不会相互影响。同时，采用本发明的方案，不需要人工规划各个焊接机器人的焊接路径并分别对各个焊接机器人进行示教，每个焊接机器人只需要按照执行焊接路径中与其对应的焊接任务个数以及标号的顺序依次对相应的焊接轨迹点进行焊接即可，节约了人工成本和时间成本，提高了多焊接机器人在协同工作时的灵活性及高效性。
具体的，如果不存在满足约束条件的焊接路径，需要重新生成焊接路径，根据多次实验结果证明，第一次生成的多条焊接路径中一般是存在满足约束条件的一条或多条焊接路径的。
本发明提供了一种多焊接机器人的焊接路径规划方法，包括：获取待焊工件的所有焊接轨迹点及每个焊接机器人的焊接任务的个数，对所有焊接轨迹点进行标号，每个焊接轨迹点的标号均不相同；根据所有标号及每个焊接机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径；判断焊接路径是否满足约束条件；若是，将焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
可见，在实际应用中，采用本发明的方案，能够对任意大型焊件进行多机器人的焊接任务规划，根据待焊工件的所有焊接轨迹点及焊接机器人的焊接任务的个数，生成多条焊接路径，分别对每条焊接路径进行约束条件判定，能够有效减少冗余候选焊接路径，最小化搜索空间的大小，将满足约束条件的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径，不需要人工示教，提高了多焊机器人在进行焊接工作时的高效性和灵活性。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，若是之后，将焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径之前，该焊接路径规划方法还包括：
计算焊接路径的适应度；
则将焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径的过程具体为：
将适应度最小的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
具体的，为了进一步提高多焊接机器人协同工作的工作效率，本申请还进一步对满足约束条件的焊接路径进行了工作时间约束，本申请中的适应度即最短工作时间。具体的，本申请以时间作为衡量焊接路径优劣的标准，当随机生成多条焊接路径后，首先判断生成的焊接路径是否满足约束条件，然后计算满足约束条件的焊接路径的适应度，这里的适应度也可以理解为各个焊接机器人完成各自对应的焊接任务所用的工作时间的总和。考虑到满足约束条件的焊接路径可能存在多条，分别计算满足约束条件的焊接路径的适应度，然后比较各条焊接路径的适应度，将适应度最小的焊接路径作为该多焊接机器人的执行焊接路径，从而提高多焊接机器人的工作效率。
作为一种优选的实施例，计算焊接路径的适应度之后，将适应度最小的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径之前，该焊接路径规划方法还包括：
当适应度小于或等于第一预设值时，对焊接路径进行复制处理和/或交叉处理和/或变异处理得到新的焊接路径；
判断新的焊接路径是否满足约束条件；
若是，计算新的焊接路径的适应度；
则将适应度最小的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径的过程具体为：
将适应度最小的新的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
具体的，在第一次计算完焊接路径的适应度之后，对适应度在最小值到第一预设值之间的焊接路径进行迭代处理，包括复制处理和/或交叉处理和/或变异处理，其中，复制处理为将指定的某一条焊接路径的部分标号进行复制并替代到另一条焊接路径上；交叉处理为任意两条焊接路径交换部分标号；变异处理为焊接路径中某个标号发生变化。具体的，交叉处理可以为TCX交叉处理，处理方法如下：初始化任意两条焊接路径(记为第一焊接路径和第二焊接路径)，第一焊接路径中，在每个焊接机器人的焊接任务中随机选择部分任务，根据第二焊接路径中的各个焊接轨迹点的排列顺序来改变上述部分任务在第一焊接路径中的排列顺序，然后将重新排列的焊接轨迹点重新随机指派给各个焊接机器人，相当于重新组合第一焊接路径中焊接轨迹点的排列顺序，形成一条新的焊接路径。
可以理解的是，在第一次生成的焊接路径中，分配给各个焊接机器人的焊接轨迹点的顺序是随机的，然后经过迭代处理后生成新的焊接路径，相当于为各个焊接机器人重新分配要依次焊接的焊接轨迹点，然后根据约束条件及适应度得到一条最佳的焊接路径作为最后的执行焊接路径。可以理解的是，形成新的焊接路径可以看做是一种迭代过程，只要没有得到适应度最小的焊接路径，就会一直生成新的焊接路径，理论上，迭代次数越多，适应度最小的焊接路径就一定会迭代出来。
作为一种优选的实施例，判断焊接路径是否满足约束条件的过程具体为：
分别获取焊接路径中每个焊接机器人的焊接时间；
判断同一龙门上任意两个焊接机器人的焊接时间的差值是否小于或等于第二预设值；
若否，则判定焊接路径不满足约束条件，若是，则判断任意两个龙门的最大焊接时间的差值是否小于或等于第三预设值；
若是，则判定焊接路径满足约束条件，若否，则判定焊接路径不满足约束条件；
相应的，判断新的焊接路径是否满足约束条件的过程具体为：
分别获取新的焊接路径中每个焊接机器人的焊接时间；
判断同一龙门上任意两个焊接机器人的焊接时间的差值是否小于或等于第二预设值；
若否，则判定新的焊接路径不满足约束条件，若是，则判断任意两个龙门的最大焊接时间的差值是否小于或等于第三预设值；
若是，则判定新的焊接路径满足约束条件，若否，则判定新的焊接路径不满足约束条件。
作为一种优选的实施例，多焊接机器人包括第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人和第四焊接机器人，其中，第一焊接机器人和第二焊接机器人设于第一龙门，第三焊接机器人和第四焊接机器人设于第二龙门。
具体的，本申请中的约束条件可以理解为是对各个焊接机器人的工作时间的约束，从而保证各个焊接机器人在执行焊接任务时不会相互影响。具体的，需要先获取在某条焊接路径中，各个焊接机器人完成其各自对应的焊接任务所需的焊接时间，同一龙门上任意两个焊接机器人的焊接时间差限定在不大于第二预设值的范围里，任意两个龙门的最大焊接时间差限定在不大于第三预设值的范围里，其中，龙门的最大焊接时间等于该龙门上焊接机器人的焊接时间的最大值，其中，第二预设值可以设为3s，第三预设值可以设为5s。
具体的，工作器械以双龙门四焊接机器人为例，第一龙门上设有第一焊接机器人X1和第二焊接机器人X2，第二龙门上设有第三焊接机器人Y1和第四焊接机器人Y2，第一焊接机器人X1、第二焊接机器人X2、第三焊接机器人Y1和第四焊接机器人Y2所要满足的约束条件为TX1为第一焊接机器人X1完成其对应的焊接任务所需的焊接时间，TX2为第二焊接机器人X2完成其对应的焊接任务所需的焊接时间，TY1为第三焊接机器人Y1完成其对应的焊接任务所需的焊接时间，TY2为第四焊接机器人Y2完成其对应的焊接任务所需的焊接时间，U1为第二预设值，TX为第一龙门的最大焊接时间，TY为第二龙门的最大焊接时间，U2为第三预设值。
具体的，假设有六个焊接轨迹点标号分别为1、2、3、4、5、6，四个焊接机器人，则某条焊接路径可以为3615422121，即第一焊接机器人的焊接任务为依次焊接3号焊接轨迹点和6号焊接轨迹点，第二焊接机器人的焊接任务为焊接1号焊接轨迹点，第三焊接机器人的焊接任务为依次焊接5号焊接轨迹点和4号焊接轨迹点，第四焊接机器人的焊接任务为焊接2号焊接轨迹点，分别获取第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人和第四焊接机器人完成各自对应的焊接任务所需的焊接时间，假设第一龙门上的第一焊接机器人的焊接时间大于第二焊接机器人的焊接时间，则第一龙门上的最大焊接时间为第一焊接机器人的焊接时间，第二龙门上的第三焊接机器人的焊接时间大于第四焊接机器人的焊接时间，则第二龙门上的最大焊接时间为第三焊接机器人的焊接时间，判断设于第一龙门上的第一焊接机器人依次焊接3号焊接轨迹点及6号焊接轨迹点所用的焊接时间与第二焊接机器人焊接1号焊接轨迹点所用的焊接时间的差值是否小于第二预设值，判断设于第二龙门上的第三焊接机器人依次焊接5号焊接轨迹点及4号焊接轨迹点所用的焊接时间与第四焊接机器人焊接2号焊接轨迹点所用的焊接时间的差值是否小于第二预设值，若否，则判定该条焊接路径不满足约束条件，若是，判断第一龙门的最大焊接时间和第二龙门的最大焊接时间的差值是否小于第三预设值，若是，判定该条焊接路径满足约束条件，若否，判定该条焊接路径不满足约束条件。
作为一种优选的实施例，分别获取焊接路径中每个焊接机器人的焊接时间的过程具体为：
根据时间函数关系式分别计算焊接路径中每个焊接机器人的焊接时间，其中，时间函数关系式为：
其中，
T为焊接机器人的焊接时间，e为焊接机器人的焊接任务中的第一焊接轨迹点的标号，k为焊接任务中的第n焊接轨迹点的标号，ta为焊接机器人在焊接任务中的平均移动时间，gi为第i焊接轨迹点，为第i焊接轨迹点的焊接时间，S为直线型焊接轨迹点的集合，C为直角型焊接轨迹点的集合，W为波浪线焊接轨迹点的集合，vs为直线型焊接轨迹点的平均焊接速度，vc为直角型焊接轨迹点的平均焊接速度，vw为波浪型焊接轨迹点的平均焊接速度，||Lgi||为第i焊接轨迹点的长度。
具体的，从待焊工件的CAD工件信息中可以得到各个焊接轨迹点的三维坐标，包括起始坐标(xm1,ym1,zm1)和终止坐标(xm2,ym2,zm2)，根据起始坐标和终止坐标可以得到第i焊接轨迹点的长度||Lgi||，为了便于后续计算约束条件时方便表示，本发明预先根据焊接轨迹点的形状(形状可以从CAD工件信息中获得)构成不同的集合，具体为由直线型焊接轨迹点构成的集合S，直角型焊接轨迹点构成的集合C，波浪形焊接轨迹点构成的集合W，设直线型焊接轨迹点的平均焊接速度为vs，直角型焊接轨迹点的平均焊接速度为vc，波浪型焊接轨迹点的平均焊接速度为vw，则直线型焊接轨迹点的焊接时间为直角型焊接轨迹点的焊接时间为波浪形焊接轨迹点的焊接时间为相应的，从待焊工件的CAD工件信息上可以得到每个焊接机器人的焊接任务的第一个焊接轨迹点标号e和最后一个焊接轨迹点标号k，以及焊接机器人从一个焊接轨迹点到另一个焊接轨迹点的平均移动时间ta。具体的，以双龙门四焊接机器人为例，考虑到同一龙门上的焊接机器人有时间协调的约束条件，忽略龙门移动时间，四个焊接机器人各自对应的焊接时间为：TX1为第一焊接机器人的焊接时间，1为第一焊接机器人的焊接任务中的第一个焊接轨迹点的标号，m为第一焊接机器人的焊接任务中的最后一个焊接轨迹点的标号，TX2为第二焊接机器人的焊接时间，m+1为第二焊接机器人的焊接任务中的第一个焊接轨迹点的标号，m+l为第二焊接机器人的焊接任务中的最后一个焊接轨迹点的标号，TX3为第三焊接机器人的焊接时间，m+l+1为第三焊接机器人的焊接任务中的第一个焊接轨迹点的标号，m+l+k为第三焊接机器人的焊接任务中的最后一个焊接轨迹点的标号；TX4为第四焊接机器人的焊接时间，m+l+k+1为第四焊接机器人的焊接任务中的第一个焊接轨迹点的标号，m+l+k+h为第四焊接机器人的焊接任务中的最后一个焊接轨迹点的标号。
相应的，为了实现龙门的运动不影响焊接机器人的焊接和协调工作，限定以下三个条件，一是龙门移动时，其上的两个焊接机器人均处于从一个焊接轨迹点移动到下一个焊接轨迹点的过程中；二是任意时刻焊枪末端y坐标值ym-yn≤2米；三是焊接轨迹点的三维坐标均以待焊工件的绝对坐标确定，焊接机器人坐标的计算通过公式转换为绝对坐标，龙门移动不影响焊接机器人移动的最终坐标。
作为一种优选的实施例，计算焊接路径的适应度的过程具体为：
根据适应度标准关系式计算焊接路径的适应度，其中，适应度标准关系式为：其中，E为焊接路径的适应度，TXp为设于第一龙门上的第p焊接机器人的焊接时间，TYq为设于第二龙门上的第q焊接机器人的焊接时间，为平均焊接时间，TX1为设于第一龙门上的第一焊接机器人的焊接时间，TY1为设于第二龙门上的第三焊接机器人的焊接时间。
具体的，以时间的方差最小作为适应度标准，以此适应度作为判定焊接路径迭代结果优劣的标准，通过上述适应度标准关系式计算出满足约束条件的各个焊接路径的适应度，选取最小适应度对应的焊接路径，以保证多焊接机器人在工作时用最短时间完成焊接任务，提高多焊接机器人的工作效率。
当然，本文中的公式均针对双龙门四焊接机器人的工作机械，本发明还适用于多龙门多焊接机器人，只是后续算法需要修改。
综上所述，本发明可用于解决大型工件的焊接轨迹点分配和多焊接机器人的焊接规划(焊接轨迹点分配和焊接路径规划)，实现高效灵活的焊接工作。考虑到，现有技术中的多焊接机器人的任务规划属于硬性规则，对多造型或少批量焊件不太使用，如若要求人工规划、示教，时间花费长，成本高。本发明属于软性规则，根据不同造型的大型工件智能地合理地分配焊接任务，适用于工厂的大型机器人协作中，并且根据约束条件限定能够有效减少冗余候选焊接路径，最小化搜索空间的大小，产生更多可能的焊接路径，即将所有可能的最优焊接路径全部迭代出来。
请参照图2，图2为本发明所提供的一种多焊接机器人的焊接路径规划系统的结构示意图，包括：
标定模块1，用于获取待焊工件的所有焊接轨迹点及每个焊接机器人的焊接任务的个数，对所有焊接轨迹点进行标号，每个焊接轨迹点的标号均不相同；
路径生成模块2，用于根据所有标号及每个焊接机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径；
判断模块3，用于判断焊接路径是否满足约束条件，若是，触发确定模块4；
确定模块4，用于将焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
相应的，本发明还提供了一种多焊接机器人的焊接路径规划设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现如上文任意一项焊接路径规划方法的步骤。
本发明还提供了一种多焊接机器人的焊接路径规划系统及设备，具有和上述焊接路径规划方法相同的有益效果。
对于本发明所提供的一种多焊接机器人的焊接路径规划系统及设备的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种多焊接机器人的焊接路径规划方法，其特征在于，包括：
获取待焊工件的所有焊接轨迹点及每个焊接机器人的焊接任务的个数，对所有所述焊接轨迹点进行标号，每个所述焊接轨迹点的标号均不相同；
根据所有所述标号及每个所述焊接机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径；
判断所述焊接路径是否满足约束条件；
若是，将所述焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
2.根据权利要求1所述的焊接路径规划方法，其特征在于，所述若是之后，将所述焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径之前，该焊接路径规划方法还包括：
计算所述焊接路径的适应度；
则将所述焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径的过程具体为：
将所述适应度最小的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
3.根据权利要求2所述的焊接路径规划方法，其特征在于，所述计算所述焊接路径的适应度之后，将所述适应度最小的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径之前，该焊接路径规划方法还包括：
当所述适应度小于或等于第一预设值时，对所述焊接路径进行复制处理和/或交叉处理和/或变异处理得到新的焊接路径；
判断所述新的焊接路径是否满足所述约束条件；
若是，计算所述新的焊接路径的适应度；
则将所述适应度最小的焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径的过程具体为：
将所述适应度最小的新的焊接路径作为所述多焊接机器人的执行焊接路径。
4.根据权利要求3所述的焊接路径规划方法，其特征在于，所述判断所述焊接路径是否满足约束条件的过程具体为：
分别获取所述焊接路径中每个所述焊接机器人的焊接时间；
判断同一龙门上任意两个所述焊接机器人的焊接时间的差值是否小于或等于第二预设值；
若否，则判定所述焊接路径不满足约束条件，若是，则判断任意两个所述龙门的最大焊接时间的差值是否小于或等于第三预设值；
若是，则判定所述焊接路径满足所述约束条件，若否，则判定所述焊接路径不满足所述约束条件；
相应的，所述判断所述新的焊接路径是否满足所述约束条件的过程具体为：
分别获取所述新的焊接路径中每个所述焊接机器人的焊接时间；
判断同一龙门上任意两个所述焊接机器人的焊接时间的差值是否小于或等于所述第二预设值；
若否，则判定所述新的焊接路径不满足所述约束条件，若是，则判断任意两个所述龙门的最大焊接时间的差值是否小于或等于所述第三预设值；
若是，则判定所述新的焊接路径满足所述约束条件，若否，则判定所述新的焊接路径不满足所述约束条件。
5.根据权利要求4所述的焊接路径规划方法，其特征在于，所述对所有所述焊接轨迹点进行标号的过程具体为：
对所有所述焊接轨迹点进行随机标号。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的焊接路径规划方法，其特征在于，所述多焊接机器人包括第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人和第四焊接机器人，其中，所述第一焊接机器人和所述第二焊接机器人设于第一龙门，所述第三焊接机器人和所述第四焊接机器人设于第二龙门。
7.根据权利要求6所述的焊接路径规划方法，其特征在于，所述分别获取所述焊接路径中每个所述焊接机器人的焊接时间的过程具体为：
根据时间函数关系式分别计算所述焊接路径中每个所述焊接机器人的焊接时间，其中，所述时间函数关系式为：
其中，
T为所述焊接机器人的焊接时间，e为所述焊接机器人的焊接任务中的第一焊接轨迹点的标号，k为所述焊接任务中的第n焊接轨迹点的标号，ta为所述焊接机器人在所述焊接任务中的平均移动时间，gi为第i焊接轨迹点，为所述第i焊接轨迹点的焊接时间，S为直线型焊接轨迹点的集合，C为直角型焊接轨迹点的集合，W为波浪线焊接轨迹点的集合，vs为所述直线型焊接轨迹点的平均焊接速度，vc为所述直角型焊接轨迹点的平均焊接速度，vw为所述波浪型焊接轨迹点的平均焊接速度，||Lgi||为所述第i焊接轨迹点的长度。
8.根据权利要求6所述的焊接路径规划方法，其特征在于，所述计算所述焊接路径的适应度的过程具体为：
根据适应度标准关系式计算所述焊接路径的适应度，其中，所述适应度标准关系式为：其中，E为所述焊接路径的适应度，TXp为设于所述第一龙门上的第p焊接机器人的焊接时间，TYq为设于所述第二龙门上的第q焊接机器人的焊接时间，为平均焊接时间，TX1为设于所述第一龙门上的所述第一焊接机器人的焊接时间，TY1为设于所述第二龙门上的所述第三焊接机器人的焊接时间。
9.一种多焊接机器人的焊接路径规划系统，其特征在于，包括：
标定模块，用于获取待焊工件的所有焊接轨迹点及每个焊接机器人的焊接任务的个数，对所有所述焊接轨迹点进行标号，每个所述焊接轨迹点的标号均不相同；
路径生成模块，用于根据所有所述标号及每个所述焊接机器人的焊接任务的个数生成多条焊接路径；
判断模块，用于判断所述焊接路径是否满足约束条件，若是，触发确定模块；
所述确定模块，用于将所述焊接路径作为多焊接机器人的执行焊接路径。
10.一种多焊接机器人的焊接路径规划设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任意一项所述焊接路径规划方法的步骤。
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