[發(fā)明專利]一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810680335.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN108724191A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蕪湖市越澤機(jī)器人科技有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11411
• 代理人: 蘇友娟

本發(fā)明提供一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制方法，涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，具體步驟為：步驟1、獲取機(jī)器人的實(shí)時(shí)姿態(tài)，建立符合機(jī)器人等效模型的運(yùn)動(dòng)方程，確定穩(wěn)態(tài)軌跡的相變圖；步驟2、對(duì)所獲取的機(jī)器人的實(shí)時(shí)姿態(tài)進(jìn)行控制，使其達(dá)到平衡狀態(tài)，并計(jì)算機(jī)器人行走的單步步態(tài)參數(shù)，在相變圖中確定期望的單步水平運(yùn)動(dòng)軌跡；步驟3、獲取運(yùn)動(dòng)指令，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，控制各關(guān)節(jié)完成行走運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)完成后返回步驟2。本發(fā)明使機(jī)器人運(yùn)行更加平穩(wěn)，特別在加減速過程結(jié)束后，實(shí)際位置與指令位置基本一致，提高了系統(tǒng)的定位精度和較快的速度響應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制方法。

背景技術(shù)

在機(jī)器人控制領(lǐng)域內(nèi)，如何能讓電機(jī)按預(yù)期的軌跡平穩(wěn)安全的運(yùn)行是決定機(jī)器人性能的關(guān)鍵問題；控制器對(duì)驅(qū)動(dòng)器脈沖發(fā)送的時(shí)間間隔控制是保證電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行的先決條件；插補(bǔ)計(jì)算是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人高速、高精度軌跡控制的關(guān)鍵技術(shù)。

為使機(jī)器人能夠按照預(yù)期的軌跡運(yùn)行，其運(yùn)動(dòng)精度和定位精度能夠達(dá)到預(yù)定的要求，避免由于控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及機(jī)器人本體的電氣和機(jī)械慣性，導(dǎo)致電機(jī)的速度突變，產(chǎn)生沖擊、震蕩、超調(diào)或失步等動(dòng)態(tài)誤差，造成系統(tǒng)精度降低等問題的出現(xiàn)。國(guó)內(nèi)各大機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)，通常采取在機(jī)器人內(nèi)部安裝美國(guó)DALTA TAU Data System公司的PMAC(Programable Multi Axix Controller)控制器提供的PVT模式以產(chǎn)生光滑而精確的軌跡，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制方法，響應(yīng)速度快，規(guī)劃精準(zhǔn)。

本發(fā)明機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制方法，具體步驟為：

步驟1、獲取機(jī)器人的實(shí)時(shí)姿態(tài)，建立符合機(jī)器人等效模型的運(yùn)動(dòng)方程，確定穩(wěn)態(tài)軌跡的相變圖；

步驟2、對(duì)所獲取的機(jī)器人的實(shí)時(shí)姿態(tài)進(jìn)行控制，使其達(dá)到平衡狀態(tài)，并計(jì)算機(jī)器人行走的單步步態(tài)參數(shù)，在相變圖中確定期望的單步水平運(yùn)動(dòng)軌跡；

步驟3、獲取運(yùn)動(dòng)指令，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，控制各關(guān)節(jié)完成行走運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)完成后返回步驟2。

作為優(yōu)選，通過計(jì)算虛擬水平力并建立機(jī)器人身體的所述水平運(yùn)動(dòng)軌跡，并據(jù)此計(jì)算機(jī)器人身體水平運(yùn)動(dòng)速度和水平位置之間的關(guān)系。

作為優(yōu)選，所述實(shí)時(shí)姿態(tài)括：對(duì)所獲取的自平衡機(jī)器人的實(shí)時(shí)姿態(tài)進(jìn)行控制；根據(jù)機(jī)器人重心設(shè)置控制，判斷機(jī)器人是否處于平衡狀態(tài)；若機(jī)器人未處于平衡狀態(tài)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)整姿態(tài)，直至轉(zhuǎn)向處于平衡狀態(tài)。

作為優(yōu)選，所述實(shí)時(shí)姿態(tài)由卡爾曼濾波算法得到。

作為優(yōu)選，它根據(jù)人的行走步態(tài)公式來確定雙足機(jī)器人行走速度對(duì)應(yīng)的單步周期和步長(zhǎng)，建立機(jī)器人身體的水平運(yùn)動(dòng)方程，并據(jù)此計(jì)算機(jī)器人身體單步平均水平運(yùn)動(dòng)速度和水平落腳點(diǎn)位置之間的關(guān)系。

作為優(yōu)選，所述運(yùn)動(dòng)指令為前進(jìn)指令，則將設(shè)定控制值在系統(tǒng)的正方向上增加相應(yīng)的值，并重新計(jì)算控制值進(jìn)行前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，在前進(jìn)運(yùn)動(dòng)完成后返回步驟2；若運(yùn)動(dòng)指令為后退指令，則將設(shè)定控制值在系統(tǒng)的正方向上減少相應(yīng)的值；并重新計(jì)算控制值進(jìn)行后退，在后退運(yùn)動(dòng)完成后返回步驟2；若運(yùn)動(dòng)指令為轉(zhuǎn)向指令則則向機(jī)器人的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪發(fā)送一個(gè)差分速度完成轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)完成后返回步驟2。

本發(fā)明提供的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制方法，其有益效果在于：機(jī)器人運(yùn)行更加平穩(wěn)，特別在加減速過程結(jié)束后，實(shí)際位置與指令位置基本一致，提高了系統(tǒng)的定位精度和較快的速度響應(yīng)性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步說明各實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。