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焊接機(jī)器人單元的任務(wù)分配排序和路徑規(guī)劃

研究了由一個工件和幾個焊接機(jī)器人組成的工作單元，旨在將工作單元的完成時間最小化。因此，首先需要在機(jī)器人之間分配任務(wù)，然后對每個機(jī)器人的任務(wù)進(jìn)行排序，再計算任務(wù)之間最快的無碰撞路徑。任務(wù)安排和路徑規(guī)劃大多是分開進(jìn)行的，前者是一個典型的車輛選路問題，而后者通常被建模為一個最優(yōu)化問題。

提出了一個完整的算法，其將離散優(yōu)化技術(shù)、碰撞檢測和最優(yōu)控制問題有效地進(jìn)行了結(jié)合。首先需要對機(jī)器人的路徑進(jìn)行有效地規(guī)劃，保證所有的焊接任務(wù)都能有效地完成；之后進(jìn)行路徑的碰撞檢測。碰撞檢測有兩種方法：一種是靜態(tài)碰撞檢測方法，該方法檢查每個時間步長是否有兩個物體相互碰撞；另一種是動態(tài)檢測方法，其在整體配置給定一個連續(xù)路徑的情況下檢測是否有物體的碰撞發(fā)生。靜態(tài)檢測相對比較簡單，但是如果時間離散化的太大，那么將可能漏掉碰撞。另外，如果將時間步長減小則又會增加很大的計算量。為此，使用了動態(tài)碰撞檢測方法。完成碰撞檢測后，需要在已規(guī)劃好的軌跡上對機(jī)器人進(jìn)行最優(yōu)化控制，以減少機(jī)器人總體完成任務(wù)的時間。仿真與試驗(yàn)結(jié)果顯示，該算法能夠提高焊接過程的生產(chǎn)效率，并且比較穩(wěn)定可靠和有比較好的運(yùn)算實(shí)時性，同時能夠有效地避免焊接機(jī)器人之間的碰撞。

Chantal Landry et al. Methods and Models in Automation and Robotics （MMAR），2013 18th International Conference.

編譯：王也