[发明专利]一种考虑任务匹配度和人因的人机协同装配任务分配方法

说明书

本发明公开了一种考虑任务匹配度和人因的人机协同装配任务分配方法，包括S1.采集工人和机器人完成每个任务所需要的时间以及工人完成每个装配任务的疲劳系数信息；S2.建立任务匹配度的评价体系，并采用模糊综合评价法计算工人与机器人对于每个任务的任务匹配度；S3.根据采集的信息以及计算得到的任务匹配度，构建同时考虑任务匹配度和人因的任务分配模型；S4.利用带精英策略的非支配排序遗传算法求解构建的任务分配模型，输出最优任务分配方案。采用本发明的技术方案，可以在保证装配效率的前提下，大大提高任务分配中工人和机器人与任务设计要求的匹配度，从而大大降低因任务匹配度过低而造成的装配错误率高的问题。

技术领域

本发明涉及人机协同装配技术领域，尤其涉及一种考虑任务匹配度和人因的人机协同装配任务分配方法。

背景技术

在智能制造背景下，生产过程的柔性化要求越来越高。制造运营需要自动化系统的高度灵活性和适应性，以应对客户需求、产品和流程的快速变化。传统的手工装配成本很高；而使用工业机器人的传统自动化系统对于适应动态制造环境是不灵活的。针对这种情况，人与机器人协同装配已成为制造业关注的热点。近年来，尤其是如今产品生命周期不断缩短，制造形式逐渐从大规模生产转向多品种小批量生产，人机协同装配的任务分配就成为了一项重要而频繁的活动。在人机协同装配中，任务分配不合理，是导致装配效率低下和工人身心健康隐患大的一个重要原因。因而如何在人机协同装配中根据工人与机器人的特点进行合理的分配任务，便成了一个重要的决策问题。

现有的关于人机协同装配任务分配的方法专注于追求装配效率，忽视由于工人和机器人自身技能与任务设计要求匹配的问题，从而导致工人和机器人常常完成自身不擅长的任务，从而导致高装配错误率；此外现有的方法没有充分关注到人机协同装配中工人的身心健康问题，工人健康隐患很大。因此，在人机协同装配任务分配中考虑工人与机器人自身技能与任务的设计要求相匹配，以及关注人机协同装配中工人的身心健康的任务分配方法十分具有现实意义。

现有的人机协同装配任务分配的方法主要存在以下缺点：第一、在任务分配中以追求降低单位产品装配时间、提高装配效率为主，对工人与机器人自身技能特点和任务设计要求是否匹配的问题不够重视，从而出现实际生产中工人与机器人常常因任务匹配度低而导致的装配错误率高的问题。第二，工人作为人机协同装配中的重要组成部分，现有的任务分配方法没有充分考虑工人的生理心理特点，在现有的任务分配方法中工人常因连续完成过多的任务而造成疲劳度过高，对工人的身心健康存在很大的安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种考虑任务匹配度和人因的人机协同装配任务分配方法。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种考虑任务匹配度和人因的人机协同装配任务分配方法，其特征在于，包括：

S1.采集工人和机器人完成每个任务所需要的时间以及工人完成每个装配任务的疲劳系数信息；

S2.建立任务匹配度的评价体系，并采用模糊综合评价法计算工人与机器人对于每个任务的任务匹配度；

S3.根据采集的信息以及计算得到的任务匹配度，构建同时考虑任务匹配度和人因的任务分配模型；

S4.利用带精英策略的非支配排序遗传算法求解构建的任务分配模型，输出最优任务分配方案。

进一步的，所述步骤S2具体包括：

S21.选取任务匹配度评价体系的相关指标；其中，指标包括一级指标和二级指标；

S22.采用网络分析法计算一级指标和二级指标中各个指标的权重；

S23.基于计算得到的权重，采用模糊综合评价法计算每个任务对于工人与机器人的任务匹配度。

进一步的，所述步骤S22具体包括：