[發明專利]自適應速度規劃方法及系統

有效

• 申請號: 201810238045.0
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108549328B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 許長華;楊磊;屈云飛
• 申請（專利權）人: 匯川技術（東莞）有限公司
• 主分類號: G05B19/41
• 分類號: G05B19/41;G05B19/416
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

本發明提供了一種自適應速度規劃方法及系統，所述方法包括以下步驟：根據運動平臺的限制條件創建速度約束曲線，所述速度約束曲線包括所述運動平臺的運動路徑中各個位置的約束速度；根據運動參數確定所述速度約束曲線中各個分段的首末端點速度；根據所述各分段的首末端點速度、運動參數和速度約束曲線生成速度規劃曲線，所述速度規劃曲線包括所述運動平臺運行路徑中各個周期時間節點的插補數據。本發明根據運動平臺自身能力自適應調整進給速度，最大限度的發揮運動平臺的實際運動能力，可極大提高運動平臺的效率。

技術領域

本發明涉及運動控制領域，更具體地說，涉及一種自適應速度規劃方法及系統。

背景技術

機器人或機床等多軸運動平臺對運動效率和運動平穩性都有很高的要求，這要求多軸運動平臺能夠最大限度的發揮其本身的運動能力，同時避免速度規劃不平滑造成的振蕩、沖擊、精度下降等問題。

目前常用的速度規劃方法有梯形規劃、正余弦規劃、S型規劃等。這些方法根據路徑長度、起點速度、起點加速度、終點速度、終點加速度、最大速度、最大加速度等條件中的部分或全部進行規劃。這些速度規劃方法能夠實現規劃曲線的柔順平滑，將整個運動分為加速、勻速、減速過程，且變速過程都有固定的規律。例如：梯形規劃中，加速和減速都是勻變速過程，可保證速度連續；正余弦規劃中加速度按正弦規律變化，能夠實現加速度連續；S型規劃加速過程分為加加速、勻加速、減加速，減速過程分為加減速、勻減速、減減速，能夠實現加速度的連續變化。

對于一個實際的多軸物理系統，實際允許的速度受各種固有參數和限制條件影響，如各軸允許的最大轉速是一定的，這決定了它在笛卡爾空間下的速度也是有限制的；在曲線運動中速度越大，產生的向心力越大，弓高誤差也越大，為了使向心力和弓高誤差不超出允許范圍，需要限制速度。這些固有參數和限制條件限制的速度統稱為約束速度。約束速度在運動過程中隨著位置、方向、曲率的變化不斷變化，且變化規律不固定。

傳統的速度規劃方式沒有考慮上述約束速度，而是人為設定最大速度。這將造成在部分運動中設定的最大速度會超出約束速度，在另一些運動中又遠遠小于約束速度，不能充分發揮平臺的實際運動能力。并且傳統的速度規劃變速規律都是固定的，不能夠貼合復雜多樣的約束速度。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對上述運動平臺中因人為設定最大速度而導致不能發揮運動平臺的實際運動能力的問題，提供一種自適應速度規劃方法及系統。

本發明解決上述技術問題的技術方案是，提供一種自適應速度規劃方法，包括以下步驟：

根據運動平臺的限制條件創建速度約束曲線，所述速度約束曲線包括所述運動平臺的運動路徑中各個位置的約束速度；

根據運動參數確定所述速度約束曲線中各個分段的首末端點速度；

根據所述各個分段的首末端點速度、運動參數和速度約束曲線生成速度規劃曲線，所述速度規劃曲線包括所述運動平臺運行路徑中各個周期時間節點的插補數據。

在本發明所述的自適應速度規劃方法中，所述根據運動平臺的限制條件創建速度約束曲線包括：

在所述運動平臺的運動路徑上選取多個離散采樣點；

根據每一所述采樣點的位置將所述限制條件量化為約束速度，所述約束速度為所述采樣點處的限制條件對應速度中最小的一個，所述限制條件包括以下的一個或多個：各軸的最大轉速、向心加速度-曲率約束速度、防止振動和減小沖擊限定的速度、用戶使用需求限定速度；

根據各個采樣點處的約束速度擬合生成速度約束曲線。

在本發明所述的自適應速度規劃方法中，所述在所述運動平臺的運動路徑上選取多個采樣點時，按固定的距離間隔選取采樣點；所述方法還包括：在控制所述運動平臺運行過程中，輸出所述速度規劃曲線中對應時間節點的插補數據。