[發(fā)明專利]基于S曲線加減速的多軸機(jī)器人點(diǎn)位同步控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810907815.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN109032081B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張承瑞;倪鶴鵬;姬帥;王公成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東易碼智能科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/414
• 分類號(hào): G05B19/414
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明公開了基于S曲線加減速的多軸機(jī)器人點(diǎn)位同步控制方法及系統(tǒng)，求解多軸機(jī)器人兩個(gè)點(diǎn)位之間各個(gè)關(guān)節(jié)軸的角度差；在保證每個(gè)軸預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)特性最大的情況下，使用S曲線加減速對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)軸進(jìn)行速度規(guī)劃，得到每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)時(shí)間并以運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的軸為基準(zhǔn)，通過(guò)其余關(guān)節(jié)與此基準(zhǔn)的時(shí)間比例求解其余關(guān)節(jié)的周期插補(bǔ)位移，實(shí)現(xiàn)同步控制。本發(fā)明提高機(jī)器人點(diǎn)位同步控制的精度，保證其速度、加速度連續(xù)，減少計(jì)算量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于S曲線加減速的多軸機(jī)器人點(diǎn)位同步控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

機(jī)器人點(diǎn)位(Point To Point)控制分為同步控制和異步控制，異步點(diǎn)位控制是機(jī)器人各關(guān)節(jié)軸因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)角度的不同，達(dá)到目標(biāo)關(guān)節(jié)角度的時(shí)間也就不同，同步控制是機(jī)器人所有的關(guān)節(jié)在運(yùn)行角度不一的情況下，運(yùn)行時(shí)間仍然達(dá)到一致，這樣可以使得機(jī)器人在工作時(shí)末端執(zhí)行器更加平穩(wěn)，作業(yè)效率更高。

現(xiàn)有的方法中，中國(guó)專利文件，申請(qǐng)?zhí)?01210507592.7，專利名稱為“一種機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)同步點(diǎn)到點(diǎn)PTP運(yùn)動(dòng)的方法及裝置”，公開了一種以機(jī)器人運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的軸為基準(zhǔn)軸，使用位移比例確定機(jī)器人其他軸的速度規(guī)劃，這種方式不僅不能保證每個(gè)變化軸的始末速度和加速度不連續(xù)，造成沖擊，而且計(jì)算復(fù)雜。

現(xiàn)有技術(shù)中還存在采用搜索的方式，選用運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的軸為基準(zhǔn)軸，然后用搜索的方式找到一個(gè)S曲線規(guī)劃勻速段的速度，使得整個(gè)S曲線規(guī)劃的時(shí)間和最長(zhǎng)時(shí)間小于一個(gè)誤差值，這種方法不僅計(jì)算量很大，而且還會(huì)有一個(gè)小的誤差值。

綜上所述，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)如何高效、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)機(jī)器人點(diǎn)位同步控制的問(wèn)題，尚缺乏有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于S曲線加減速的多軸機(jī)器人點(diǎn)位同步控制方法，本發(fā)明能夠提高機(jī)器人點(diǎn)位同步控制的精度，保證其速度、加速度連續(xù)，減少計(jì)算量。

基于S曲線加減速的多軸機(jī)器人點(diǎn)位同步控制方法，包括：

求解多軸機(jī)器人兩個(gè)點(diǎn)位之間各個(gè)關(guān)節(jié)軸的角度差即點(diǎn)位之間的位移；

在保證每個(gè)軸預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)特性最大的情況下，使用S曲線加減速對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)軸進(jìn)行速度規(guī)劃，得到每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)時(shí)間并以運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的軸為基準(zhǔn)，通過(guò)其余關(guān)節(jié)與此基準(zhǔn)的時(shí)間比例求解其余關(guān)節(jié)的周期插補(bǔ)位移，實(shí)現(xiàn)同步控制。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述使用S曲線加減速對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)軸進(jìn)行速度規(guī)劃，具體為通過(guò)S曲線加減速求得多軸機(jī)器人運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的軸。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，以運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的軸為基準(zhǔn)，通過(guò)其余關(guān)節(jié)與此基準(zhǔn)的時(shí)間比例求解其余關(guān)節(jié)的周期插補(bǔ)位移，具體為：將多軸機(jī)器人除運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的軸之外的其余軸的運(yùn)行時(shí)間分別與運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的軸對(duì)應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間作商求得時(shí)間比例，以插補(bǔ)時(shí)間為自變量，時(shí)間比例為斜率作一次函數(shù)，根據(jù)該一次函數(shù)圓整除運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的軸之外的其余軸的插補(bǔ)周期，從而保證了多軸機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)行時(shí)間嚴(yán)格一致。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，在通過(guò)S曲線加減速求得多軸機(jī)器人運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的軸之前還包括：獲取機(jī)器人各個(gè)軸始末點(diǎn)位置、各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；

根據(jù)各個(gè)軸始末點(diǎn)位置計(jì)算各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)方向。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述通過(guò)S曲線加減速求得多軸機(jī)器人運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的軸時(shí)，S曲線規(guī)劃每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的速度，選擇運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的軸并計(jì)算其余軸的時(shí)間比例。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，改變各軸的插補(bǔ)周期并計(jì)算各關(guān)節(jié)周期插補(bǔ)量，之后插補(bǔ)輸出。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，利用S曲線進(jìn)行點(diǎn)位控制中機(jī)器人各軸始末速度均為0，整個(gè)過(guò)程分7段：加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段和減減速段，其中，加加速段、減加速段時(shí)間相等，加減速段及減減速段時(shí)間相等。