[发明专利]一种多机器人协同作业任务的描述方法

说明书

本发明公开了一种多机器人协同作业任务的描述方法，分为三个层次对总目标任务进行描述：（1）描述组成总目标任务的各产品级子任务；（2）描述各产品级子任务的优先级、变化特征的状态序列、优化目标及参考坐标系；（3）描述各产品级子任务各个变化特征的状态序列。本发明所提供的多机器人协同作业任务的描述方法可以表达易于计算机读取和识别的机器人工作站总体作业任务，便于后续的机器人的任务分配和调度等智能决策，有效解决了目前人工方法处理机器人任务的分解、子任务序列和时序约束关系等，实现机器人作业生产全自动化、智能化。

技术领域

本发明属于智能机器人领域，特别涉及一种多机器人协同作业任务的描述方法。

背景技术

随着信息技术、机器人技术的不断发展，机器人在工业生产上发挥着越来越重要的作用。与此同时，随着“工业4.0”和“中国制造2025”等主题的提出和发展，以及目前生产越来越趋向于小批量、个性化，制造周期越来越短，柔性智能化制造是我国制造业发展的必然趋势。因此，对机器人的作业要求也随之提高，作业任务的复杂度不断增大，单机器人作业已经越来越难以满足生产需求。多机器人系统组成的工作站可以通过沟通和协调完成更加多样化和复杂的任务。与单机器人相比而言，具有可靠性高、成本低、容错性好、结构简单等特点。

然而，多机器人协同作业并不意味着简单地把多个机器人堆砌在一起，这样容易引起由行为上的并行性和突发性、位置上的冲突性等导致的机器人之间的冲突对抗，使得多机器人系统的整体性能不升反降，不能充分发挥优势提高生产效率。因此，为了提高多机器人系统完成作业任务的效果和效率，需要对多机器人协作提供任务级的智能决策支持。

要对多机器人协作任务进行智能决策，首先是建立一个可描述多种机器人作业任务的数据模型。现有的多机器人协同作业任务的描述方法多是事先人工对目标任务进行分解，分别对各机器人需要执行的一系列子动作的各个参数和子动作间的约束关系进行定义。当目标任务的复杂度提高时，所构建的机器人工作站很难保证方案最优而且工作效率很低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多机器人协同作业任务的描述方法，可以克服目前使用通过表示机器人各个子动作的细节以及不同子动作间的约束关系进而描述多机器人协同作业任务的方法导致的效率低的问题。

本发明为实现上述目的采用以下的技术方案：

一种多机器人协同作业任务的描述方法，分为三个层次对总目标任务进行描述，包括：

(1)描述组成总目标任务的各产品级子任务；

(2)描述各产品级子任务的优先级、变化特的状态序列、优化目标及参考坐标系；

(3)描述各产品级子任务各个变化特征的状态序列。

进一步地，所述层次(1)中产品级子任务表示的是机器人操作对象(如零件)的的状态，而不包括机器人的子动作描述。

进一步地，所述层次(2)中优先级用于确定不同子任务的某一子动作占用同一机器人作业单元时的处理策略。对于优先级较高的子任务，则其子动作优先占用该机器人作业单元；对于优先级别较低的，则需在优先级较高的子任务的相应子动作完成后，方可占用该机器人作业单元。

进一步地，所述层次(2)中的变化特征的状态序列包括操作对象属性变化的特征的状态序列以及操作对象之间新增特征的状态序列。

进一步地，所述层次(2)中的优化目标用于提供给后续的智能决策模块，决定多机器人的任务分配和调度等策略。

进一步地，所述层次(2)中的参考坐标系使用齐次变换矩阵表示相对于世界坐标系的位置姿态变换，即表示产品级子任务的机器人操作对象相对世界坐标的位置，同时也作为产品级子任务中各操作对象位置姿态的参考坐标系。