[發明專利]一種六軸機器人空間運動規劃方法

有效

• 申請號: 201811573810.0
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109648557B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 梁泓;陳浩然;王永和;李飛燕
• 申請（專利權）人: 上海信耀電子有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明公開了一種機器人空間運動規劃方法，適用于六軸機器人，該方法包括：讀取示教器中人工示教好的空間點位坐標與對應運動命令；計算出空間運動軌跡；根據空間運動軌跡得到示教中間點；計算各路徑曲線在示教點處的空間切線方向夾角及其空間姿態角；計算相鄰路徑在中間示教點處的切線方向夾角差和空間姿態角度之差；通過所得值與設定閾值比較，計算經過該示教中間點的速度和加速度；通過路徑規劃函數，得到各個路徑段的加減速運動參數；加減速運動參數輸入到機器人運動控制庫中，實時計算末端對應位置、姿態及相應編碼器值，控制機器人各軸電機運動，完成機器人在示教路徑上的空間運動。上述技術方案的有益效果是：保證了機器人運動的快速性和連續性，并通過減小沖擊提高了運動的準確性。

技術領域

本發明涉及一種機器人運動規劃方法，尤其涉及一種六軸機器人空間運動規劃方法。

背景技術

六自由度工業機器人機械臂主要用來代替人類進行一些重復性強或者危險性大的操作。像實際生產中的上下料、重物搬運、產品安裝等過程，以及工藝過程繁雜、中間點位眾多的噴涂、焊接等操作，都在廣泛應用六軸機器人。雖然應用場景不同，但它們對于機器人系統運動的精確性、快速性和連續性等性能有比較高的需求。而由于傳統空間運動規劃方法的局限，因此系統往往在精確性和快速性等方面的提高不能兩全，而且由于機器人會在每個中間點完全停止，因此實際生產中連續性會受到影響，生產的節拍很難進一步提高。

在噴涂、焊接比較復雜的機器人應用中，運動路徑間往往并不圓滑，而且機器人末端的姿態變化也會比較大，在機器人快速運動的情況下，如果不能減小由于運動加減速產生的沖擊，機器人末端的運動精確性就會受影響。因此如何在路徑運動規劃中，合理規劃經過各示教中間點的速度、加速度，保證機器人在奇異點附近的正常運動，成為保證運動精確性的同時提高運動快速性的關鍵。

發明內容

為解決上述問題，現提供一種六軸機器人空間運動規劃方法，具體如下：

一種機器人空間運動規劃方法，適用于六軸機器人，其中，所述六軸機器人的機器人控制器連接一示教器，于所述示教器中預先設定了多個空間示教點以及各個所述空間示教點所對應的運動命令，還包括以下步驟：

步驟S1：所述機器人控制器讀取所述示教器中的所述空間示教點的坐標與對應的運動命令；

步驟S2：所述機器人控制器根據所述運動命令中的參數，計算出對應的所述空間示教點之間的空間運動路徑；

步驟S3，所述機器人控制器根據各個所述空間示教點以及對應的所述空間運動路徑計算得到各個所述空間運動路徑所對應的示教中間點；

步驟S4：所述機器人控制器計算各個所述空間運動路徑在所述示教中間點處的空間切線方向的夾角及空間姿態矩陣，隨后計算出相鄰的所述空間運動路徑在所述示教中間點處的空間切線方向的夾角之間的第一角度差和空間姿態角之間的第二角度差；

步驟S5：分別將所述第一角度差和所述第二角度差與預設定的閾值進行比較，并根據比較結果計算出經過所述示教中間點的速度和加速度；

步驟S6：將所述運動運命令中的參數及所述示教中間點的速度和加速度作為輸入參數輸入到所述機器人控制器中，以采用預設的運動規劃函數對所述六軸機器人的運動進行規劃，并得到所述六軸機器人的規劃運動參數；

步驟S7：所述機器人控制器根據所述規劃運動參數形成的機器人運動軌跡，控制所述六軸機器人在經過所述示教中間點的示教路徑上進行空間運動。

優選的，所述的機器人空間運動規劃方法，其中，所述運動命令中的參數包括所述空間運動路徑的路徑長度、所述六軸機器人依據所述空間運動路徑進行運動的額定速度和所述六軸機器人的末端姿態。

優選的，所述的機器人空間運動規劃方法，其中，所述步驟S3還包括以下步驟：

步驟S31：判斷所述空間運動路徑是否是由圓弧過渡連接的直線路徑；