一种工业机械手任务管理方法及系统与流程

专利2026-01-28  4


本技术涉及工业机械手领域,具体涉及一种工业机械手任务管理方法及系统。


背景技术:

1、在工业上,机械手臂的应用越来越广泛,而这也对工业机械手任务管理方法提出了更高的要求。现有技术中,通常以机械手完成效率为主要目标进行任务分配,但根据水桶原理一味地提高机械手的效率并不一定能够提高总体生产效率。另一方面,机械手在工作时,机械手的各个关节不可避免产生磨损从而在一定程度上造成了误差,影响了其精度。因此部分现有技术在对工业机械手任务分配及机械手关节运动控制上,开始注重机械手关节磨损的因素,但往往这部分现有技术在降低磨损时,也仅仅以单个关节、单个机械手或所有机械手为整体求解获取最低的磨损,而忽视了在单个机械手中,不同关节磨损的不同,会导致机械手在不同方向或不同自由度上精度的不同,这使得该机械手在整体精度的控制上难以把握。同时,现有技术的工业机械手任务管理方法中,通常只能对相同的任务进行管理,也只能对单一型号的机械手进行任务分配,不能满足当前多样化产线的需求。


技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种工业机械手任务管理方法及系统,以更好地解决现有技术中的问题。

2、为实现上述目的,本技术提供如下技术方案:

3、一种工业机械手任务管理方法,其特征在于,包括:

4、步骤s10,任务管理模块获取需分配的任务集合;任务管理模块获取多个机械手中,每一个机械手的基座基点偏离初始基点的位置,及每一个机械手的每一个关节的磨损值,建立机械手任务管理模型;

5、步骤s20,任务管理模块根据约束条件和目标函数求解任务集合的最佳的分配方案;

6、步骤s30,任务管理模块根据最佳的分配方案,将任务集合的任务分配给相应的机械手,并控制每一个机械手执行该机械手被分配到的任务。

7、进一步的,步骤s10中,建立机械手任务管理模型包括:

8、使用t表示需分配的任务集合;

9、使用表示第h个机械手,, ch为机械手的总数量,

10、使用来表示机械手的基座基点偏离初始基点的位置,

11、其中,分别表示当前机械手的基座基点在世界坐标系下在x轴、y轴、z轴方向上偏离初始基点的距离,

12、使用来表示机械手的第j个关节,其中,为机械手的关节总数量,

13、使用来表示机械手的关节在执行任务集合t之前的磨损值;

14、步骤s20中,约束条件为

15、,;

16、其中,

17、a表示任务集合t的当前分配方案,

18、表示在当前分配方案a下,机械手分配到的第t个任务,其中,为机械手分配到任务的总数量,

19、表示机械手执行任务所需的时间,

20、为任务集合t的最低完成时长要求,

21、为机械手执行完任务后上下料装置的复位时间;

22、步骤s20中,目标函数为;

23、其中,,

24、,

25、,

26、表示机械手的关节执行任务时的预估新增磨损。

27、进一步的,步骤s20具体包括以下步骤:

28、步骤t21,任务管理模块根据任务集合t,穷举生成分配方案列表,将第一个分配方案设置为当前的分配方案a;

29、步骤t22,根据分配方案a得出每一个机械手分配到的任务集合,对于该任务集合中的每一个任务,任务管理模块均结合机械手的对机械手进行运动轨迹规划,并分解获得每一个关节的具体运动,从而根据每一个关节的具体运动计算、,判断是否满足约束条件:

30、若不满足,则舍弃当前分配方案;

31、若满足,则判断当前分配方案a的目标函数值是否小于备选的分配方案的目标函数值:若否,则舍弃当前分配方案;若是,则将当前的分配方案a设置为备选的分配方案;

32、步骤t23,判断迭代次数是否大于预设迭代次数:

33、若否,根据分配方案列表获取下一个分配方案,将其设置为当前的分配方案a,跳回执行步骤t22;

34、若是,则将备选的分配方案设置为最佳的分配方案。

35、进一步的,步骤s20具体包括以下步骤:

36、步骤u21,任务管理模块随机生成一个任务集合t的分配方案,将其设置为当前的分配方案a;

37、步骤u22,根据分配方案a得出每一个机械手分配到的任务集合,对于该任务集合中的每一个任务,任务管理模块均结合机械手的对机械手进行运动轨迹规划,并分解获得每一个关节的具体运动,从而根据每一个关节的具体运动计算、,判断是否满足约束条件:

38、若不满足,则舍弃当前分配方案;

39、若满足,则判断当前分配方案a的目标函数值是否小于备选的分配方案的目标函数值:若否,则舍弃当前分配方案;若是,则将当前的分配方案a设置为备选的分配方案;

40、步骤u23,判断迭代次数是否大于预设迭代次数:

41、若否,根据智能算法获取下一个分配方案,将其设置为当前的分配方案a,跳回执行步骤u22;

42、若是,则将备选的分配方案设置为最佳的分配方案。

43、进一步的,多个机械手的每一个机械手均设置有基座调整模块,基座调整模块根据任务管理模块的控制对每一个机械手的进行调整。

44、进一步的,在执行完步骤s10后并在执行步骤s20之前,还执行以下步骤:

45、步骤v10,任务管理模块获取每一个机械手的每一个关节的;

46、其中分别表示机械手的关节在进行单位损耗值相对应的运动后,机械手的机械手末端在世界坐标系下的x轴、y轴、z轴方向的位置偏移量;

47、步骤v20,任务管理模块选出任务集合t中重复次数最多的任务ts;

48、步骤v30,任务管理模块对每一个机械手的进行调整,使得,任务管理模块根据调整后的控制基座调整模块对每一个机械手的基座位置进行调整;

49、其中,

50、

51、其中,

52、,

53、,

54、,

55、其中表示向下取整函数,表示机械手的关节执行任务ts时的预估新增磨损,表示机械手执行任务ts所需的时间。

56、进一步的,多个机械手均为冗余机械手。

57、进一步的,多个机械手均为非冗余机械手。

58、进一步的,任务集合t中的每一个任务不完全相同,和/或多个机械手中每一个机械手的关节数量不完全相同。

59、以及一种工业机械手任务管理系统,其特征在于,包括:

60、任务管理模块及多个机械手,任务管理模块用于与多个机械手通信并对多个机械手进行控制;

61、任务管理模块被配置为执行如上述的工业机械手任务管理方法。

62、相比于现有技术,本发明的优点在于:

63、1、工业机械手任务管理中,考虑了机械手各个关节的磨损,并以使机械手各个关节的磨损一致为目标对工业机械手任务进行分配,使得机械手在不同方向或不同自由度上的精度趋近相同,从而有利于机械手的误差控制和或/加工过程中的公差控制。

64、2、通过设置基座调整模块对机械手基座进行调整,能够更进一步使机械手各个关节的磨损一致。

65、3、工业机械手任务管理方法可对不同的任务进行统一管理,也可对不同的机械手进行统一任务分配,从而满足了产线多样化的需求。


技术特征:

1.一种工业机械手任务管理方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的工业机械手任务管理方法,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的工业机械手任务管理方法,其特征在于,

4.根据权利要求2所述的工业机械手任务管理方法,其特征在于,

5.根据权利要求2所述的工业机械手任务管理方法,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的工业机械手任务管理方法,其特征在于,

7.根据权利要求2所述的工业机械手任务管理方法,其特征在于,

8.根据权利要求2所述的工业机械手任务管理方法,其特征在于,

9.根据权利要求2所述的工业机械手任务管理方法,其特征在于,

10.一种工业机械手任务管理系统,其特征在于,包括:


技术总结
本申请公开了一种工业机械手任务管理方法及系统,其包括:任务管理模块获取需分配的任务集合;任务管理模块获取多个机械手中,每一个机械手的基座基点偏离初始基点的位置,及每一个机械手的每一个关节的磨损值;任务管理模块根据约束条件和目标函数求解任务集合的最佳的分配方案;任务管理模块根据最佳的分配方案,将任务集合的任务分配给相应的机械手,并控制每一个机械手执行该机械手被分配到的任务。

技术研发人员:黄建喜,黄锦波
受保护的技术使用者:杭州泛海科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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