[發明專利]一種動態調整機器人運行速度的軌跡規劃方法及裝置

有效

• 申請號: 202010613688.6
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111665851B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 王華;郭慶洪;邰文濤;吳自翔;于振中;李文興
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人（合肥）國際創新研究院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種動態調整機器人運行速度的軌跡規劃方法，其特征在于，所述軌跡規劃方法包括：

步驟一：根據全程運動學約束，當前速度、當前加速度以及當前速度約束，設計一個加速度置零運動，使得經此運動后，加速度為0并且能夠滿足當前速度約束，獲得的加速度置零運動的急動度變化律作為第一急動度變化律；

步驟二：對加速度置零運動后的狀態轉移到目標狀態的過程進行規劃，獲取第二急動度變化律，其中，所述狀態包括：速度、加速度和位置；

步驟三：組合第一急動度變化律和第二急動度變化律，獲取由當前狀態轉移到目標狀態的第三急動度變化律，對第三急動度變化律進行連續積分得到加速度、速度以及位置隨時間的變化規律，完成由當前狀態轉移到目標狀態的軌跡規劃；

所述步驟一中，全程運動學約束為：最大允許加速度大小a_max，最大允許急動度大小J_max；當前速度約束為：最大允許速度v_max且速度大于等于零；

所述步驟一，包括：

若當前速度約束能滿足，所獲取的第一急動度變化律Jt₁為：

其中，J_max是最大允許急動度，a_i為當前加速度；

若當前速度約束不能滿足，且當時，所獲取的第一急動度變化律Jt₁為：

其中，v_max為最大允許速度，a_m表示速度變化到v_max時的加速度且v_i為當前速度，v_c表示急動度保持J_max一段時間(a_max+a_i)/J_max之后達到的速度且

當時，所獲取的第一急動度變化律Jt₁為：

其中，v_c1表示加速度由a_i按照最大允許急動度J_max線性減小到a_c時的速度且v_c2表示加速度由a_i按急動度-J_max線性減小到-a_max，再按照最大允許急動度J_max線性增加到a_c時的速度，且a_m1為v_c2v_max≤v_c1整個過程中達到的最小加速度且

2.根據權利要求1所述的一種動態調整機器人運行速度的軌跡規劃方法，其特征在于，所述當前速度約束能滿足包括：若邏輯表達式為真，則當前速度約束不能滿足；其中，∨為邏輯或符號，∧為邏輯與符號。

3.根據權利要求1所述的一種動態調整機器人運行速度的軌跡規劃方法，其特征在于，所述當前速度約束不能滿足包括：若邏輯表達式為假，則當前速度約束能滿足；其中，∨為邏輯或符號，∧為邏輯與符號。

4.一種動態調整機器人運行速度的軌跡規劃裝置，其特征在于，所述軌跡規劃裝置包括：

第一急動度變化律獲取模塊，用于根據全程運動學約束，當前速度、當前加速度以及當前速度約束，設計一個加速度置零運動，使得經此運動后，加速度為0并且能夠滿足當前速度約束，獲得的加速度置零運動的急動度變化律作為第一急動度變化律；

第二急動度變化律獲取模塊，用于對加速度置零運動后的狀態轉移到目標狀態的過程進行規劃，獲取第二急動度變化律，其中，所述狀態包括：速度、加速度和位置；

軌跡規劃模塊，用于組合第一急動度變化律和第二急動度變化律，獲取由當前狀態轉移到目標狀態的第三急動度變化律，對第三急動度變化律進行連續積分得到加速度、速度以及位置隨時間的變化規律，完成由當前狀態轉移到目標狀態的軌跡規劃；

所述全程運動學約束為：最大允許加速度大小a_max，最大允許急動度大小J_max；當前速度約束為：最大允許速度v_max且速度大于等于零；

所述第一急動度變化律獲取模塊，還用于：

若當前速度約束能滿足，所獲取的第一急動度變化律Jt₁為：

其中，J_max是最大允許急動度，a_i為當前加速度；

所述第一急動度變化律獲取模塊，還用于：

若當前速度約束不能滿足，且當時，所獲取的第一急動度變化律Jt₁為：

其中，v_max為最大允許速度，a_m表示速度變化到v_max時的加速度且v_i為當前速度，v_c表示急動度保持J_max一段時間(a_max+a_i)/J_max之后達到的速度且

當時，所獲取的第一急動度變化律Jt₁為：

其中，v_c1表示加速度由a_i按照最大允許急動度J_max線性減小到a_c時的速度且v_c2表示加速度由a_i按急動度-J_max線性減小到-a_max，再按照最大允許急動度J_max線性增加到a_c時的速度，且a_m1為v_c2v_max≤v_c1整個過程中達到的最小加速度且