[發明專利]一種應用于六軸機械手臂的空間平滑停止控制方法

有效

• 申請號: 201710747184.1
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107598921B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 許可;胡春旭;潘北川;黃邵波
• 申請（專利權）人: 深圳星河智能科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

本發明提供一種應用于六軸機械手臂的空間平滑停止控制方法，包括以下步驟，測得并輸入六軸機械手臂開始減速的初始點信息，包括位置，速度和加速度，并且假設六軸機械手臂經過時間段T，減速后停止點信息是速度為0，加速度為0。采用五次方程式作為減速階段的位置插補算法，計算出位置，速度和加速度分別和任一插補采樣時間點的關系，從而實現對六軸機械手臂的空間平滑停止控制。該控制方法采用5次線性方程推導出減速停止過程中機械手臂的減速運動曲線，使其從減速到停止更為平滑，更符合電機運轉特性，對電機沖力較小，起到了很好的保護作用，延長了使用壽命。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，更具體地，涉及一種應用于六軸機械手臂的空間平滑停止控制方法。

背景技術

六軸機械手臂是目前集運動控制算法、空間軌跡規劃算法、動力學算法、伺服驅動控制及伺服電機、減速機等高科技含量的綜合型智能設備。其中基于運動控制和軌跡規劃為核心的控制器又是機械手臂的大腦中樞，能夠控制機械手臂精準完成復雜、重復的動作，運動控制過程中運動控制的平滑性和軌跡規劃的合理性會影響機械手臂相關硬件設備的壽命與用戶使用體驗。機器人關節空間平滑停止算法是全部六軸機械手臂眾多運動控制算法中的一種，能夠避免機械手臂在正常停止過程中因速度產生驟變而損壞電機設備。

目前六軸機械手臂從正常運轉狀態減速轉變為正常停止時，由于機械手臂在運動過程中的慣性，停止時會產生較大的扭轉力矩，這對電機承擔的沖力較大，且容易損壞電機齒輪。使用此控制算法后，在停止時，會提前發送緩沖減速指令，在空間與時間允許的條件下減速停止。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中機械手臂在運動過程中的慣性，停止時會產生較大的扭轉力矩，這對電機承擔的沖力較大，且容易損壞電機齒輪等缺陷，提供一種從減速到停止更為平滑，更符合電機運轉特性，對電機沖力較小的應用于六軸機械手臂的空間平滑停止控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種應用于六軸機械手臂的空間平滑停止控制方法，包括以下步驟：

測得并輸入六軸機械手臂開始減速的初始點信息，位置P₀，速度V₀，加速度A₀，并且假設六軸機械手臂經過時間段T，減速后停止點信息是速度為0，加速度為0，位置P_T；

采用五次方程式作為減速階段的位置插補算法，

P(t)＝a₀+a₁t+a₂t²+a₃t³+a₄t⁴+a₅t⁵， (1)

其中，t是減速時間段T內任一插補采樣時間點，P(t)為任一插補采樣時間點對應的位置，而a₀，a₁，a₂，a₃，a₄和a₅是系數；

假設位置曲線對稱，則在時間t＝0時，機械手臂處于初始狀態(P₀，V₀)，

在時間t＝2T時，機械手臂處于狀態(P₀，-V₀)，

而在時間t＝T時，機械手臂處于狀態(P_T，0)；

在時間段T內任一插補采樣時間點t的位置P(t)、速度V(t)以及加速度A(t)如下，從而實現對六軸機械手臂的空間平滑停止控制：