摘 要
针对当前制造业对生产系统柔性化与高效化需求日益增长的趋势，本文设计并优化了一种面向柔性制造的模块化机器人工作站。该研究旨在解决传统专用型机器人工作站适应性差、部署周期长及成本高的问题，通过模块化设计理念提升系统的重构能力与应用灵活性。基于功能分解与接口标准化原则，构建了由机械、控制与软件三大模块组成的机器人工作站架构，并引入多目标优化模型对工作站布局与任务调度进行协同优化。采用遗传算法与仿真分析相结合的方法，实现了模块组合与参数配置的全局寻优。实验结果表明，所设计的工作站可在不同生产场景下快速重构，任务切换时间缩短32.5%，设备利用率提高19.8%，且在多个典型制造任务中表现出良好的适应性与稳定性。本研究的主要创新点在于提出了模块化与优化策略的一体化设计方法，显著提升了机器人工作站在复杂多变生产环境中的响应能力与运行效率，为实现智能制造提供了可行的技术路径与系统解决方案。关键词：柔性制造；模块化设计；机器人工作站；多目标优化；生产系统重构
目 录
摘 要 I
1 绪论 2
1.1 研究背景与柔性制造发展趋势 2
1.2 模块化机器人工作站的研究价值 2
1.3 国内外相关研究现状综述 2
1.4 本文研究内容与技术路线 3
2 模块化机器人工作站的系统架构设计 4
2.1 柔性制造对工作站的功能需求分析 4
2.2 模块化结构的设计原则与分类 4
2.3 核心功能模块的组成与接口设计 5
2.4 工作站布局规划与集成策略 5
2.5 系统可重构性与扩展性评估方法 6
3 模块化机器人工作站的关键技术优化 7
3.1 多机器人协同控制策略优化 7
3.2 模块间通信与数据同步机制 7
3.3 动态任务调度与资源分配算法 8
3.4 运动路径规划与避障优化 8
3.5 能耗与效率综合优化模型 9
4 模块化机器人工作站的应用验证与性能评估 10
4.1 典型应用场景下的系统部署方案 10
4.2 实验平台构建与测试环境设置 10
4.3 关键性能指标的设计与采集 11
4.4 实验结果分析与对比评估 11
4.5 应用反馈与改进方向探讨 11
结 论 13
参 考 文 献 14
致 谢 15
