[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于位移等效的機(jī)器人笛卡爾空間速度優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710428954.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107290959B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華;涂孔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于位移等效的機(jī)器人笛卡爾空間速度優(yōu)化方法，采用直線加減速控制，在含有勻速段和不含勻速段兩種情況下，保證插補(bǔ)前后位移長(zhǎng)度相等，通過(guò)調(diào)整加速度和減速度的大小來(lái)消除和減小由于插補(bǔ)位移方程離散化引起的軌跡運(yùn)行速度突變。本發(fā)明解決了由于插補(bǔ)方程離散化引起的機(jī)器人末端軌跡在加減速點(diǎn)的速度突變問(wèn)題，有效的提高了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的柔性，減小了機(jī)器人振動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于位移等效的機(jī)器人笛卡爾空間速度優(yōu)化方法。應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在直線加減速控制下的軌跡運(yùn)動(dòng)，尤其是在直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

在焊接、噴涂、沖壓等行業(yè)中，要求機(jī)器人在作業(yè)時(shí)其末端執(zhí)行器需按給定的軌跡運(yùn)行(如直線、圓弧軌跡)。機(jī)器人末端軌跡在笛卡爾空間中規(guī)劃的方法通常是在示教點(diǎn)之間進(jìn)行插補(bǔ)。插補(bǔ)時(shí)需控制插補(bǔ)速度曲線以防止機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中速度不連續(xù)引起機(jī)器人的振動(dòng)。但是由于機(jī)器人末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的軌跡長(zhǎng)度是任意實(shí)數(shù)，而計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)本質(zhì)上是離散控制，在直線加減速控制下對(duì)曲線進(jìn)行插補(bǔ)時(shí)，會(huì)引起加速點(diǎn)和減速點(diǎn)處速度的突變。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)狀況而提供一種基于位移等效的機(jī)器人笛卡爾空間速度優(yōu)化方法，本發(fā)明解決了由于插補(bǔ)方程離散化引起的機(jī)器人末端軌跡在加減速點(diǎn)的速度突變問(wèn)題，有效的提高了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的柔性，減小了機(jī)器人振動(dòng)。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于位移等效的機(jī)器人笛卡爾空間速度優(yōu)化方法，采用直線加減速控制，在含有勻速段和不含勻速段兩種情況下，保證插補(bǔ)前后位移長(zhǎng)度相等，通過(guò)調(diào)整加速度和減速度的大小來(lái)消除和減小由于插補(bǔ)位移方程離散化引起的軌跡運(yùn)行速度突變；首先設(shè)L為插補(bǔ)軌跡的位移，La為插補(bǔ)軌跡加速段位移，V為插補(bǔ)軌跡最大運(yùn)行速度，ΔT為插補(bǔ)周期,a₁為插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的加速度，a₂為插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的減速度，初始時(shí)刻為a，且初始時(shí)刻a＝a₁＝a₂，L_i為按照直線加減速控制的插補(bǔ)軌跡各中間點(diǎn)距離插補(bǔ)起點(diǎn)的位移；所述插補(bǔ)位移方程為含有勻速段時(shí)，以取整后的加速段插補(bǔ)步數(shù)[N_a]代入得到新的加速度公式為：以調(diào)整后新的加速度得到新的加速段長(zhǎng)度公式為： L_{a_new}＝a_{1_new}([N_a]·ΔT)²/2，再以新計(jì)算的加速段長(zhǎng)度和取整后的減速段插補(bǔ)步數(shù)[N_d]得到新的減速度公式為：所述插補(bǔ)位移方程不含勻速段時(shí)， L_a＝L/2,以取整后的加速段插補(bǔ)步數(shù)[N_a]代入得到新的加速度采用對(duì)稱(chēng)的直線加減速，減速段參數(shù)和加速段參數(shù)相同然后將得到的新加速度和減速度代入按直線加減速控制的插補(bǔ)位移方程得到優(yōu)化后的插補(bǔ)位移方程然后采用所述優(yōu)化后的插補(bǔ)位移方程進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算插補(bǔ)點(diǎn)的位置和姿態(tài)，利用機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程(本方法適用任何款機(jī)器人)即可得到優(yōu)化后按直線加減速控制的軌跡；優(yōu)化后的插補(bǔ)位移方程在不含勻速段時(shí)速度變化連續(xù)，含有勻速段時(shí)，在加速點(diǎn)處速度連續(xù)，減速點(diǎn)處速度存在較小的突變，誤差值為ΔV＝a₂__new·N_a·ΔT-V。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明解決了由于插補(bǔ)方程離散化引起的機(jī)器人末端軌跡在加減速點(diǎn)的速度突變問(wèn)題，有效的提高了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的柔性，減小了機(jī)器人振動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1為算法優(yōu)化前含勻速段直線插補(bǔ)時(shí)末端執(zhí)行器沿x、y、z方向的速度變化圖；

圖2為算法優(yōu)化前不含勻速段直線插補(bǔ)時(shí)末端執(zhí)行器沿x、y、z方向的速度變化圖；

圖3為算法優(yōu)化后含勻速段直線插補(bǔ)時(shí)末端執(zhí)行器沿x、y、z方向的速度變化圖；

圖4為算法優(yōu)化后不含勻速段直線插補(bǔ)時(shí)末端執(zhí)行器沿x、y、z方向的速度變化圖。