基于遗传模拟退火算法的资源受限人机协作装配线平衡研究

来源：计算机集成制造系统杂志2025年第6期北京时间：

作者：汪开普, 章卫, 李新宇

单位：1.武汉理工大学机电工程学院2.华中科技大学机械科学与工程学院

摘要：针对协作机器人数受限的人机协作装配线平衡问题,构建了以最小化节拍为优化目标的混合整数线性规划模型,并验证了模型的正确性。针对问题任务分配复杂、装配模式多、机器人资源受限等特征,提出一种混合遗传模拟退火算法。考虑工位内工人和机器人的调度关系,构造了基于任务分配、任务模式和资源约束的三段式编解码策略,以提高初始解的质量;设计了一种基于优先约束的映射算子和插入变异算子,以增强算法的全局搜索能力;引入模拟退火操作,并设计了任务、装配模式与机器人分配组合的8种新解产生方式,来提高算法的局部搜索能力。通过32个测试案例并与4种经典算法对比,验证了所提算法的有效性和优越性。在资源受限的不同规模案例上,相比手工装配模式,人机协作装配模式的节拍分别缩短了17.83%,15.00%,14.71%,有效提高了装配效率。

关键词：装配线平衡,人机协作,混合整数线性规划,遗传算法,模拟退火算法

基金资助：国家自然科学基金资助项目(52305552);湖北省自然科学基金资助项目(2023AFB138);武汉市知识创新专项曙光计划资助项目(2023020201020322);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(WUT233104001);武汉理工大学自主创新研究基金资助项目(104972024KFYjc0040)。