摘 要

再制造是完成资源回收再利用的有效方法，而拆卸是实现再制造的必要步骤。拆卸通常是通过低效率高人工成本的手工工作完成。机器人拆卸的出现，有效地增加了工人的休息时间降低了装配成本，可用于处理大量的报废产品。机器人在拆卸过程中的使用，提高了拆卸过程的灵活性。机器人拆卸面临的主要问题是如何缩短生产周期，因此在执行拆卸任务前，筹划有效的拆卸序列布局具备重要意义，对于整个拆卸过程起着指导作用。对于拆卸序列规划(Disassembly Sequence Planning,DSP)问题的研究是可持续制造研究领域的重中之重，DSP是降低无效拆卸步骤,降低装配成本与环境影响的首要路径。蜜蜂算法(Bee Algorithm，BA)的研究又为利用计算机找出最优拆卸序列提供了可能。本文提出并研究了基于BA的机器人拆卸序列规划，利用拆卸时间和拆卸成本作为准绳，找到适应度最高的解，即最优解。在拆卸的过程中利用变换邻域的举措，避免蜜蜂算法陷入局部最优。

关键词：再制造；机器人拆卸；蜜蜂算法；拆卸序列规划；优化问题

Abstract

Remanufacturing is an effective way to complete resource recovery and reuse, and disassembly is a necessary step to realize remanufacturing. Disassembly is usually done by manual work with high labor costs and low efficiency. The appearance of robot disassembly effectively increases the rest time of workers and reduces the assembly cost, which can be used to deal with a large number of scrapped products. The use of robot in the disassembly process improves the flexibility of the disassembly process. The main problem faced by robot disassembly is how to shorten the production cycle. Therefore, it is of great significance to plan an effective disassembly sequence layout before performing the disassembly task, which plays a guiding role in the whole disassembly process. The research on Disassembly Sequence Planning (DSP) is the top priority in the field of sustainable manufacturing.DSP is the primary way to reduce invalid Disassembly steps and reduce assembly costs and environmental impacts. The study of Bee Algorithm (BA) provides the possibility of using computer to find the optimal disassembly sequence. In this thesis, the robot disassembly sequence planning based on BA is proposed and studied. The disassembly time and cost are used as the criterion to find the solution with the highest fitness, that is, the optimal solution. In the process of disassembly, neighborhood transformation is used to avoid the bee algorithm falling into the local optimum.

Key words: Remanufacturing; Robot Disassembly; Bee Algorithm; Disassembly Sequence Planning; Optimization problem

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究（设计）的基本内容 2

第2章 产品拆卸模型的构建 5

2.1 机器人拆卸场景构建 5

2.2 产品拆卸模型 6

2.2.1 约束矩阵 8

2.3 本章小结 9

第3章 蜜蜂算法原理 10

3.1 蜜蜂算法中蜜蜂角色 10

3.2 蜜蜂算法的主要步骤 11

3.2.1 初始化 11

3.2.2 适应度排序 11

3.2.3 邻域搜索 12

3.3 邻域变换算子 12

3.4 本章小结 14

第4章 序列规划 15

4.1 拆卸序列的描述 15

4.2 拆卸序列的特点 16

4.3 拆卸序列评价指标 16

4.4 本章小结 18

第5章 仿真及结果分析 19

5.1 拆卸建模仿真 19

5.2 结果分析 21

第6章 总结与展望 22

参考文献 23

致谢 25

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

实体经济在国家发展和复兴伟业中扮演着非常重要的角色，要想搞好实体经济，需要把重心放到发展制造业上去。作为经济发展的基础和支撑实体经济复兴的大梁，我国已经开启了制造业稳增长的序章。制造业的增长使得各类机电产品的产量大幅提升，机电产品也在加快着更新换代的节奏，最终导致废旧电器电子产品的数量与日俱增、逐年攀升。平时的生产生活中，我们经常损坏变卖或者丢弃的电子产品包括电视机、洗衣机、电冰箱冰柜、空调以及现在非常普及的微型计算机和智能手机，也就是常说的“四机一脑”再加上智能手机。回收解决废弃产品一般采用手工拆除产品外壳，而后再采取其他一些化学方式提炼贵金属。由此产生的废气废水直接排流到大自然中。这些残留物质不仅污染了空气和水源，也对人类的身体健康造成非常严重的危害。例如一节废旧电池会污染大量的饮用水。据了解，电子废弃物中几乎不含有无害物质，如果不按照标准处理这些废弃物，会产生大批具有持久性危害的有机污染物（POPs）和有毒化学污染物（PTS），不光对空气、土壤和水环境造成严重污染，也会危害人类身体健康^[1]。

垃圾中其实含有大量的可再生可回收物质。例如，金砂中的黄金含有率不单仅为0.0005%，而且从开采到淘洗得到黄金，需要大量的人力物力。而废旧计算机销毁后的细粉的黄金含有率就有0.066%，比金砂中的含量高的非常多。电子废弃物大都具有回收再利用的可能，再利用进程所需的资本和对自然环境的破坏也比从矿产资源中提炼贵金属更小，显然，再制造更加具备好的社会、经济和环境效益。