[發明專利]一種平面機械手運動路徑的規劃方法

有效

• 申請號: 201511003072.2
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN106926233B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 付鈺泰;張博庭
• 申請（專利權）人: 楚天科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪

一種平面機械手伺服電機運動路徑的規劃方法，其步驟為：S1：建立機械手分析結構模型；S2：規劃機械手工作時的運動路徑；根據抓盒機械手運動需求，規劃好機械手抓取產品并將產品裝入紙箱運動路徑；S3：建立機械手位移STEP函數數學模型；S4：建立機械手速度STEP函數數學模型；將得到的位移STEP函數數學模型轉化為速度曲線描述，形成機械手速度STEP函數數學模型；S5：將建立的機械手三維模型進行運動學分析，得到機械手按預定路徑運行時一節臂和二節臂伺服電機的角度控制曲線數據。本發明具有原理簡單、機械手定位精準、能夠防止裝箱運行過程中出現抖動等優點。

技術領域

本發明主要涉及到機械手的運動控制領域，特指一種適用于裝箱碼垛機中裝盒機械手的運動路徑的規劃方法。

背景技術

裝箱碼垛機的裝盒機械手為三軸的平面機械手。控制機械手執行端的運動必須處理好機械手一節臂和二節臂伺服電機之間的聯動關系，兩個電機的運動精準配合運行才能實現對控制機械手執行端的軌跡控制。否則，機械手不能準確定位，在裝箱過程中也會存在比較大的抖動，容易和其它機械部件發生干涉。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、機械手定位精準、能夠防止裝箱運行過程中出現抖動的平面機械手伺服電機運動路徑的規劃方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種平面機械手伺服電機運動路徑的規劃方法，其步驟為：

S1：建立機械手分析結構模型；對機械手的結構進行分析簡化，將裝箱碼垛機的抓盒機械手簡化為由15根連桿構成的機械手結構模型；

S2：規劃機械手工作時的運動路徑；根據抓盒機械手運動需求，規劃好機械手抓取產品并將產品裝入紙箱運動路徑；

S3：建立機械手位移STEP函數數學模型；將每一段路徑的位移分解為X和Y兩個方進行圖像曲線描述；所述STEP函數為平滑階躍性函數，通過定義每一段路徑中函數的五個修飾變量，使建立的機械手模型在X和Y方向運動路徑曲線保持平滑；

S4：建立機械手速度STEP函數數學模型；將得到的位移STEP函數數學模型轉化為速度曲線描述，形成機械手速度STEP函數數學模型；

S5：將建立的機械手三維模型進行運動學分析，得到機械手按預定路徑運行時一節臂和二節臂伺服電機的角度控制曲線數據。

作為本發明的進一步改進：所述步驟S1所建立的機械手結構模型中，第一連桿和第二連桿伺服電機驅動，第一連桿與第二連桿之間的連桿為固定不動的機架；第二連桿、第三連桿、第七連桿與機架構成平行四邊形；第四連桿、第五連桿、第八連桿與第九連桿構成平行四邊形；第三連桿與第四連桿為固定的90°關系，第五連桿與第六連桿也為固定的90°關系；其它連桿之間均為鉸鏈連接關系。

作為本發明的進一步改進：所述步驟S5的具體流程為：

S501：定義好機械手相關約束關系后，修改機械手初始位置參數，建立機械手驅動模塊；將速度控制STEP數學函數模型，添加到機械手驅動模塊中；定義運動仿真的參數，以及機械手各個自由度的約束關系后啟動仿真；

S502：在得到的仿真結果中測量第一連桿和第二連桿與垂直方向的角度值曲線，這兩條曲線即機械手在按路徑運行時，一節臂和二節臂伺服電機的運行角度走勢曲線；

S503：將得到的一節臂和二節臂伺服電機的運行角度曲線數據進行數學處理；對角度曲線在X和Y方向分別進行數學移動，實現曲線的起點縱坐標和橫坐標都為0；求出最大運行角度，即找到平移曲線后的最大縱坐標值；將橫坐標的時間點替換為0到2048的等差序列；找出曲線對應的橫坐標移動量，得到伺服電機跟隨曲線運動的切入啟動點；