中国电子科技集团公司第十研究所葛长健获国家专利权
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龙图腾网获悉中国电子科技集团公司第十研究所申请的专利基于Q-Learning遗传算法的柔性线缆装配参数优化方法、设备和介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120805732B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511271575.1,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权基于Q-Learning遗传算法的柔性线缆装配参数优化方法、设备和介质是由葛长健;刘潇龙;李鑫;康云川;李乐;朱彦朋;肖勇;游建豪;桑树艳;刘超设计研发完成,并于2025-09-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于Q-Learning遗传算法的柔性线缆装配参数优化方法、设备和介质在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于Q‑Learning遗传算法的柔性线缆装配参数优化方法、设备和介质,涉及线缆装配技术领域,该方法包括:基于弹性细杆静力学模型对活动线缆进行物理建模得到活动线缆模型;基于所述考虑分布力作用的Kirchhoff方程,确定活动线缆位姿和干扰力矩求解方法;基于Q‑Learning遗传算法对线缆装配参数进行优化。本发明通过采用基于Q‑Learning遗传算法的柔性线缆装配参数优化方法,显著提高了线缆组件设计的效率和质量。其中,通过Q‑Learning遗传算法动态调整遗传算法的关键参数,解决了传统遗传算法中参数静态设定和容易陷入局部最优的问题,增强了算法的全局搜索能力和收敛速度。
本发明授权基于Q-Learning遗传算法的柔性线缆装配参数优化方法、设备和介质在权利要求书中公布了:1.一种基于Q-Learning遗传算法的柔性线缆装配参数优化方法,其特征在于,包括: 基于弹性细杆静力学模型对活动线缆进行物理建模得到活动线缆模型;其中,基于线缆平衡状态约束首先建立无分布力作用下的Kirchhoff方程,再基于无分布力作用下的Kirchhoff方程,考虑面接触力和外部分布力对线缆运动的影响得到考虑分布力作用的Kirchhoff方程; 基于所述考虑分布力作用的Kirchhoff方程,确定活动线缆位姿和干扰力矩求解方法; 基于Q-Learning遗传算法对线缆装配参数进行优化;其中,优化目标设置为通过调整线缆装配参数,最小化由多个线缆引起的干扰力矩;优化的线缆装配参数包括抗弯刚度、抗扭刚度、线缆长度和线缆两端位置; 所述基于Q-Learning遗传算法对线缆装配参数进行优化,包括: 将线缆装配参数的物理特性通过符号化和分段函数进行编码; 根据预设的约束条件对种群进行初始化;其中,将线缆上每个节点的装配参数设置为种群中个体的基因值;所述预设的约束条件包括:线缆两端的位置需要满足装配空间的几何约束、线缆的物理参数处于设定范围内; 设定Q-Learning遗传算法中的适应度函数;其中,在所述适应度函数中加入用于衡量个体违反约束条件程度的惩罚项; 确定基于Q-Learning的交叉变异自适应策略;其中,根据种群的适应度差异和多样性动态调整遗传算法中的参数; 根据适应度函数在当前种群中选择优秀的个体,生成中间种群;其中,采用基于适应度调节的轮盘赌机制,结合Q-Learning动态调整选择概率; 基于选择、交叉和变异操作生成新的个体来不断进化种群,提升种群适应度,逼近最优解,直至达到预定的停止标准; 所述将线缆装配参数的物理特性通过符号化和分段函数进行编码,包括: 对于抗弯刚度采用分段函数进行表示,包括: 其中,表示线缆在x轴方向上的抗弯刚度;表示线缆在y轴方向上的抗弯刚度;表示线缆在z轴方向上的抗弯刚度;表示线缆在装配过程中在x轴方向上的弯曲角度;表示线缆在装配过程中在y轴方向上的弯曲角度;表示线缆在装配过程中在z轴方向上的弯曲角度;表示线缆抗弯刚度在x轴方向上的编码结果;表示线缆抗弯刚度在y轴方向上的编码结果;表示线缆抗弯刚度在z轴方向上的编码结果;和分别表示线缆在x轴方向上不同弯曲状态下的抗弯刚度的设定值;和分别表示线缆在y轴方向上不同弯曲状态下的抗弯刚度的设定值;和分别表示线缆在z轴方向上不同弯曲状态下的抗弯刚度的设定值;if为条件判定符; 对于抗扭刚度采用分段函数进行表示,包括: 其中,表示线缆的抗扭刚度;表示线缆抗扭刚度的编码结果;表示线缆的扭转角度;和分别表示线缆在不同扭转角度范围下对应的抗扭刚度的设定值; 对于线缆长度采用线性函数进行表示,包括: 其中,L表示线缆长度;表示线缆长度的编码结果;d表示动态变形下的实际长度;c表示固定长度; 线缆的两端包括固定端和活动端;对于线缆两端位置采用三维坐标进行表示,包括: 其中,表示线缆的固定端,其坐标为;表示线缆的活动端,其坐标为; 基于编码结果为每根线缆构建一个基因表达式为: 其中,表示单根线缆的装配参数编码,即基因表达式;表示线缆位姿的初始解; 对于一个包含n根线缆的装配系统,将每根线缆的装配参数扩展为一个向量,表示整个系统的所有装配参数;即,整个系统的编码是由n根线缆的装配参数组成的一个向量集合,表示为: 其中,表示第i根线缆的编码结果,i=1,2,...,n。
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