[發明專利]曲柄機構中從動件的速度與頻率獨立控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201910316069.8
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN109986586B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 楊躒;張文;許楠;張海波;彭放
• 申請（專利權）人: 中科新松有限公司
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00;B25J9/16
• 代理公司: 北京科石知識產權代理有限公司 11595
• 代理人: 李艷霞

本申請提供一種曲柄機構中從動件的速度與頻率獨立控制方法及裝置，獨立控制方法包括：設置從動件的期望運動頻率以及從動件通過預設位置的期望運動速度；根據從動件與主動件的約束關系，計算得到從動件的期望運動頻率以及從動件通過預設位置的期望運動速度對應的主動件的角度和角速度；采用從動件的期望運動頻率、從動件通過預設位置的期望運動速度、與從動件的期望運動頻率和從動件通過預設位置的期望運動速度相對應的主動件的角度和角速度以及與從動件的期望運動頻率等頻率的三角函數對主動件的運動進行控制；通過對主動件運動的控制完成對從動件的速度與頻率的獨立控制。本申請能夠提高曲柄機構的適應性、靈活性和魯棒性。

技術領域

本申請屬于機器人技術領域，具體涉及一種曲柄機構中從動件的速度與頻率獨立控制方法及裝置。

背景技術

曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構等曲柄機構能夠實現旋轉運動與往復運動的相互轉換，在機械行業得到了廣泛應用。曲柄機構的傳統控制方式是主動件曲柄以恒定的角速度運轉，而從動件搖桿和滑塊都以固定的頻率和速度曲線進行響應。如果需要調整從動件的速度和頻率之間的約束關系，則需要重新設計和調整連桿的桿長參數。傳統的控制方式無法實現從動件速度與頻率的獨立控制，這就導致曲柄搖桿機構和曲柄滑塊機構的功能過于單一，且適應性和魯棒性較差。

發明內容

為至少在一定程度上克服相關技術中存在的問題，本申請提供了一種曲柄機構中從動件的速度與頻率獨立控制方法及裝置。

根據本申請實施例的第一方面，本申請提供了一種曲柄機構中從動件的速度與頻率獨立控制方法，其包括以下步驟：

設置從動件的期望運動頻率以及從動件通過預設位置的期望運動速度；

根據從動件與主動件的約束關系，計算得到與從動件的期望運動頻率以及從動件通過預設位置的期望運動速度相對應的主動件的角度和角速度；

采用從動件的期望運動頻率、從動件通過預設位置的期望運動速度、與從動件的期望運動頻率和從動件通過預設位置的期望運動速度相對應的主動件的角度和角速度以及與從動件的期望運動頻率等頻率的三角函數對主動件的運動進行控制；

通過對主動件運動的控制完成對從動件的速度與頻率的獨立控制。

上述曲柄機構中從動件的速度與頻率獨立控制方法中，所述根據從動件與主動件的約束關系，計算得到從動件的期望運動頻率以及從動件通過預設位置的期望運動速度對應的主動件的角度和角速度的過程為：

從動件與主動件的約束關系通過以下約束函數來體現：

y＝f₁(θ)，

約束函數的反函數為：

式中，y表示從動件的位置，v表示從動件的速度，θ表示主動件的角度，表示主動件的角速度；

根據約束函數的反函數以及從動件的期望運動頻率和從動件通過預設位置的期望運動速度，得到與從動件的期望運動頻率和從動件通過預設位置的期望運動速度相對應的主動件的角度和角速度為：

式中，f_r表示從動件的期望運動頻率，y_r表示預設位置，v_r表示從動件通過預設位置y_r的期望運動速度；