[发明专利]一种多机多工序时空协同规划方法和系统

说明书

本发明公开了一种多机多工序时空协同规划方法和系统，该方法包括：根据规划要素，生成站位独立运行甘特图；对存在时间冲突站位的可移动机器人进行重规划，得到无时间冲突站位运行甘特图；将转移时间添加至无时间冲突站位运行甘特图中，得到携带转移时间的无时间冲突站位运行甘特图；将各台可移动机器人的作业时序添加至携带转移时间的无时间冲突站位运行甘特图中，得到多机多工序时空协同规划图；根据多机多工序时空协同规划图，形成各台可移动机器人的加工程序运行时间，并形成加工程序。本发明能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整布局，从各可移动机器人的工作时序和工作空间，计算出一种总体加工时间最短，且保证加工安全可靠的作业顺序。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，尤其涉及一种多机多工序时空协同规划方法和系统。

背景技术

在航空、航天、轨道交通、武器装备、海洋工程等领域的制造过程中，存在一部分尺寸大、结构复杂、刚度不足的待加工构件。此类构件的尺寸已逐步超出现有机床的加工行程，近几年，以移动机器人位代表的小型加工单元原位作业模式的兴起，逐渐成为大型结构件高品质制造的新趋势。例如，德国弗劳恩霍夫协会研制的移动机器人用于飞机机翼加工；华中科技大学丁汉院士团队研制出大型风电叶片移动磨抛机器人；浙江大学研制出适用于飞机机身钻铆的移动加工机器人设备，天津大学研制出面向航天大型结构的移动混联加工机器人。

相比于单机器人制造单元，多机器人系统配置灵活，可根据加工对象进行重构，而且多机器人系统在时间和空间分布上更具优越性，可以基于先进的协作架构和协同策略完成复杂加工任务。例如，卡内基梅隆大学、CTC公司和美国空军研究实验室联合开发的多机器人军机表面涂层激光剥离系统；南京航空航天大学为航空工业洪都研制的双机器人协同钻铆系统。

然而，多机器人系统也存在一定的问题，若对多机器人的布局、加工时序等安排不合理，则多机器人在工作时经常会发生冲突、相互影响，反而降低了工作效率。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种多机多工序时空协同规划方法和系统，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整布局，从各可移动机器人的工作时序和工作空间，计算出一种总体加工时间最短，且保证加工安全可靠的作业顺序，适用于多品种、中小批量生产，可扩展应用于航天、航空、轨道交通、海洋工程等多个领域，解决了超大尺寸弱刚性构件的加工技术瓶颈。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种多机多工序时空协同规划方法，包括：

根据规划要素，生成站位独立运行甘特图；

对所述站位独立运行甘特图中存在时间冲突站位的可移动机器人进行重规划，得到无时间冲突站位运行甘特图；

将转移时间添加至所述无时间冲突站位运行甘特图中，得到携带转移时间的无时间冲突站位运行甘特图；

将各台可移动机器人的作业时序添加至所述携带转移时间的无时间冲突站位运行甘特图中，得到多机多工序时空协同规划图；

根据所述多机多工序时空协同规划图，形成各台可移动机器人的加工程序运行时间，并形成加工程序，推送至各台可移动机器人，以实现多机多工序时间协同的规划。

在上述多机多工序时空协同规划方法中，规划要素，包括：被加工零件所属站位、加工特征与公差、加工顺序、加工装备和加工时间。

在上述多机多工序时空协同规划方法中，时间冲突站位是指：同一时段，一个可移动机器人出现在多个站位工作。

在上述多机多工序时空协同规划方法中，转移时间是指：在多机加工过程中，可移动机器人从一个站位转向另一站位时的时间t；其中，t＝t₁+t₂，t₁表示原先站位上的可移动机器人转移出来的时间，t₂表示新的可移动机器人重新进入该站位并重新进行定位找正的时间。