一种汽车地板纵梁生产用的码垛机构路径优化方法及系统与流程

本技术涉及路径优化，更具体的说，本技术涉及一种汽车地板纵梁生产用的码垛机构路径优化方法及系统。

背景技术：

1、在汽车零件生产中，码垛技术用于对汽车零部件进行高效、精确的堆叠和排列。码垛技术在汽车制造工业中扮演着重要角色，可以提高生产效率、降低成本，并确保生产过程中的质量和安全性，码垛技术利用自动化设备，如机器人或自动堆垛机，将汽车零部件（如汽车地板纵梁、车门外板等）按照预定的堆叠模式进行自动化排列和堆叠。

2、码垛机构配备了精密的传感器和视觉系统，码垛机构能够准确地识别和定位汽车零件，确保堆叠过程中的精准性和稳定性，码垛机构通过路径规划和碰撞检测，确保码垛机构的机械臂在进行堆叠操作时避免碰撞和损坏零部件，现有技术中对码垛机构中机械臂的堆叠路径通常采用预定的码垛路径进行，但是预设的码垛路径无法适应复杂的码垛工作环境，在实时场景发生变化时需要大量的时间进行调整，从而影响生产效率，因此，如何实现对码垛机构中机械臂的码垛避障路径进行动态优化，从而提高码垛机构中机械臂的码垛避障路径的平滑度是业界面临的难题。

技术实现思路

1、本技术提供一种汽车地板纵梁生产用的码垛机构路径优化方法及系统，可实现对码垛机构中机械臂的码垛避障路径进行动态优化，从而提高了码垛机构中机械臂的码垛避障路径的平滑度。

2、第一方面，本技术提供一种汽车地板纵梁生产用的码垛机构路径优化方法，包括：

3、获取目标码垛机构中机械臂对汽车地板纵梁的码垛记录，进而得到历史码垛数据；

4、在所述历史码垛数据中提取所有目标偏置值，进而确定每个目标偏置值下目标导向性的导向适应熵，通过各个目标偏置值与对应的导向适应熵确定目标码垛机构中机械臂在进行码垛过程中的偏置优化量；

5、采集目标汽车地板纵梁的码垛点与所述机械臂之间的路径空间中所有的码垛障碍点，进而确定所述机械臂和每个码垛障碍点之间的避障距离，基于所有的避障距离和所述偏置优化量对所述机械臂的避障路径进行约束优化，得到码垛避障路径；

6、在所述历史码垛数据中提取每次码垛过程中机械臂关节角的历史变换记录，通过所有的历史变换记录和所述码垛避障路径对所述机械臂关节角进行平滑性对比，得到所述机械臂在码垛过程中的关节平滑因子；

7、在所述机械臂依据所述避障路径进行码垛时，通过所述关节平滑因子对码垛时的机械臂关节角进行动态优化。

8、在一些实施例中，确定每个目标偏置值下目标导向性的导向适应熵具体包括：

9、对于每个目标偏置值，在所述历史码垛数据中获取目标偏置值对应的所有码垛记录；

10、获取每个码垛记录中的异常行为次数和机械臂关节转动次数；

11、通过所有码垛记录确定目标偏置值的码垛成功比例；

12、通过所有的异常行为次数、所述码垛成功比例和所有的机械臂关节转动次数确定目标偏置值下目标导向性的导向适应熵，进而得到每个目标偏置值下目标导向性的导向适应熵。

13、在一些实施例中，通过各个目标偏置值与对应的导向适应熵确定目标码垛机构中机械臂在进行码垛过程中的偏置优化量具体包括：

14、将各个导向适应熵与预设的导向适应阈值进行对比，得到所有的优化导向适应熵；

15、将各个优化导向适应熵对应的目标偏置值作为合规偏置值，进而得到所有的合规偏置值；

16、依据所有的合规偏置值确定目标码垛机构中机械臂在进行码垛过程中的偏置优化量。

17、在一些实施例中，确定所述机械臂和每个码垛障碍点之间的避障距离具体包括：

18、对于每个码垛障碍点，将所述机械臂和码垛障碍点进行包络，得到包络结构图；

19、在所述包络结构图中获取所述机械臂与码垛障碍点之间的空间范围关系；

20、基于所述空间范围关系确定所述机械臂与码垛障碍点之间的避障距离，进而得到每个码垛障碍点与所述机械臂之间的避障距离。

21、在一些实施例中，基于所有的避障距离和所述偏置优化量对所述机械臂的避障路径进行约束优化，得到码垛避障路径具体包括：

22、通过所有的避障距离对每个码垛障碍点进行标记，得到障碍标记序列；

23、对于所述障碍标记序列中的每个相邻码垛障碍点，确定相邻码垛障碍点之间的相邻避障路径，将所述相邻避障路径中作为所述机械臂的避障路径中的分支路径；

24、通过所述偏置优化量对所述分支路径进行正交约束，得到优化分支路径，进而确定所述障碍标记序列中每个相邻码垛障碍点的优化分支路径；

25、依据所有的优化分支路径确定码垛避障路径。

26、在一些实施例中，通过所述关节平滑因子对码垛时的机械臂关节角进行动态优化具体包括：在所述机械臂按照所述初始化码垛路径的运动中，当运动方向改变时，使用所述关节平滑因子对所述机械臂关节角进行调节，重复上述步骤，直到所述机械臂达到目标汽车地板纵梁的码垛点为止。

27、在一些实施例中，所述目标码垛机构为机械臂式码垛机。

28、第二方面，本技术提供一种汽车地板纵梁生产用的码垛机构路径优化系统，包括有路径优化单元，所述路径优化单元包括：

29、获取模块，用于获取目标码垛机构中机械臂对汽车地板纵梁的码垛记录，进而得到历史码垛数据；

30、处理模块，用于在所述历史码垛数据中提取所有目标偏置值，进而确定每个目标偏置值下目标导向性的导向适应熵，通过各个目标偏置值与对应的导向适应熵确定目标码垛机构中机械臂在进行码垛过程中的偏置优化量；

31、所述处理模块还用于采集目标汽车地板纵梁的码垛点与所述机械臂之间的路径空间中所有的码垛障碍点，进而确定所述机械臂和每个码垛障碍点之间的避障距离，基于所有的避障距离和所述偏置优化量对所述机械臂的避障路径进行约束优化，得到码垛避障路径；

32、所述处理模块还用于在所述历史码垛数据中提取每次码垛过程中机械臂关节角的历史变换记录，通过所有的历史变换记录和所述码垛避障路径对所述机械臂关节角进行平滑性对比，得到所述机械臂在码垛过程中的关节平滑因子；

33、执行模块，用于在所述机械臂依据所述避障路径进行码垛时，通过所述关节平滑因子对码垛时的机械臂关节角进行动态优化。

34、第三方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得所述计算机设备执行上述的汽车地板纵梁生产用的码垛机构路径优化方法。

35、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令或代码，当指令或代码在计算机上运行时，使得计算机执行时实现上述的汽车地板纵梁生产用的码垛机构路径优化方法。

36、本技术公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

37、本技术提供的一种汽车地板纵梁生产用的码垛机构路径优化方法及系统中，获取目标码垛机构中机械臂对汽车地板纵梁的码垛记录，进而得到历史码垛数据；在所述历史码垛数据中提取所有目标偏置值，进而确定每个目标偏置值下目标导向性的导向适应熵，通过各个目标偏置值与对应的导向适应熵确定目标码垛机构中机械臂在进行码垛过程中的偏置优化量；采集目标汽车地板纵梁的码垛点与所述机械臂之间的路径空间中所有的码垛障碍点，进而确定所述机械臂和每个码垛障碍点之间的避障距离，基于所有的避障距离和所述偏置优化量对所述机械臂的避障路径进行约束优化，得到码垛避障路径；在所述历史码垛数据中提取每次码垛过程中机械臂关节角的历史变换记录，通过所有的历史变换记录和所述码垛避障路径对所述机械臂关节角进行平滑性对比，得到所述机械臂在码垛过程中的关节平滑因子；在所述机械臂依据所述避障路径进行码垛时，通过所述关节平滑因子对码垛时的机械臂关节角进行动态优化。

38、由此可见，本技术中，在机械臂依据避障路径进行码垛时，通过关节平滑因子对码垛时的机械臂关节角进行动态优化；其中，可通过机械臂和每个码垛障碍点之间的避障距离结合偏置优化量得到避障路径，即综合考虑了允许堆叠或码放过程中的位置偏差范围（即：偏置优化量）和避障距离对机械臂到达目标点的避障路径进行规划，从而得到机械臂进行码垛时的初始路径，上述步骤保证了机械臂到达目标点的避障路径的初始路径误差范围在可控范围内，且能够通过避障距离对机械臂的关节角进行不同程度的调节，从而提高机械臂关节角变换时的平滑度；然后，将机械臂进行码垛时机械臂关节角的历史变换记录中的平滑性与码垛避障路径的平滑性进行对比，即可得到机械臂按照码垛避障路径进行码垛中运动的平滑程度与机器臂关节角的关联程度（即：关节平滑因子）；最后，在所述机械臂依据所述避障路径进行码垛时，通过关节平滑因子对码垛时的机械臂关节角中不够平滑的部分进行调节，从而进一步提高了码垛避障路径的平滑度；综上所述，采用上述方案可实现对码垛机构中机械臂的码垛避障路径进行动态优化，从而提高了码垛机构中机械臂的码垛避障路径的平滑度。