[發(fā)明專利]一種生成工業(yè)機(jī)器人指令銜接路徑的方法和裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011179615.7
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN112356026A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許中興;武延軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院軟件研究所
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

本發(fā)明涉及一種生成工業(yè)機(jī)器人指令銜接路徑的方法和裝置。該方法建立連接前一條運(yùn)動(dòng)指令的銜接區(qū)域點(diǎn)和下一條運(yùn)動(dòng)指令的銜接區(qū)域點(diǎn)的光滑曲線作為銜接曲線；當(dāng)機(jī)器人按照前一條運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)到離銜接點(diǎn)的距離小于銜接區(qū)域的半徑時(shí)，機(jī)器人按照銜接曲線向下一條運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。銜接曲線的起點(diǎn)為前一條運(yùn)動(dòng)指令的銜接區(qū)域點(diǎn)，終點(diǎn)為后一條運(yùn)動(dòng)指令的銜接區(qū)域點(diǎn)；起點(diǎn)處的切線方向平行于前一條運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)動(dòng)方向，終點(diǎn)處的切線方向平行于后一條運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)動(dòng)方向。采用NURBS曲線生成所述銜接曲線。本發(fā)明的核心是設(shè)計(jì)機(jī)器人工具中心點(diǎn)經(jīng)過(guò)銜接點(diǎn)附近的路徑軌跡，能夠以精確的數(shù)學(xué)方法表達(dá)，為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器提供基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生成工業(yè)機(jī)器人指令銜接路徑的方法和裝置。

背景技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂、組裝、采集、放置等領(lǐng)域。人們使用工業(yè)機(jī)器人的方法是對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程，為其設(shè)置運(yùn)動(dòng)指令，以控制機(jī)械臂工具的運(yùn)動(dòng)。最常見的二種運(yùn)動(dòng)指令是直線運(yùn)動(dòng)指令MoveL和圓弧運(yùn)動(dòng)指令MoveC。每條運(yùn)動(dòng)指令都用各種參數(shù)規(guī)定了機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡。多條運(yùn)動(dòng)指令連在一起形成一條連續(xù)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

上一條指令的終點(diǎn)就是下一條指令的起點(diǎn)。我們將這個(gè)點(diǎn)稱為銜接點(diǎn)。通常有二種方式來(lái)處理銜接點(diǎn)附近的軌跡。一種是讓機(jī)器人工具的末端精確通過(guò)銜接點(diǎn)。這種方式的缺點(diǎn)是會(huì)造成工具速度的不連續(xù)。因?yàn)樯弦粭l指令到達(dá)終點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向一般情況下與下一條指令離開起點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是不平行的，所以會(huì)造成速度方向的不連續(xù)變化。這種情況下機(jī)器人需要在到達(dá)銜接點(diǎn)之后完全停止下來(lái)，再開始下一條指令的執(zhí)行。另外一種方式是在到達(dá)銜接點(diǎn)附近一定距離之后，不繼續(xù)向銜接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，而是以一條光滑的軌跡向下一條指令的軌跡方向運(yùn)動(dòng)，見圖1所示。

當(dāng)前的工業(yè)機(jī)器人均會(huì)在銜接點(diǎn)處采用一定的方法規(guī)避速度方向不連續(xù)的問題，如何更好地解決這個(gè)問題具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述問題，提供一種生成工業(yè)機(jī)器人指令銜接路徑的方法和裝置。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種生成工業(yè)機(jī)器人指令銜接路徑的方法，包括以下步驟：

建立連接前一條運(yùn)動(dòng)指令的銜接區(qū)域點(diǎn)和下一條運(yùn)動(dòng)指令的銜接區(qū)域點(diǎn)的光滑曲線，作為銜接曲線；

當(dāng)機(jī)器人按照前一條運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)到離銜接點(diǎn)的距離小于銜接區(qū)域的半徑時(shí)，機(jī)器人按照銜接曲線向下一條運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述銜接曲線滿足以下要求：

銜接曲線的起點(diǎn)為前一條運(yùn)動(dòng)指令的銜接區(qū)域點(diǎn)，銜接曲線的終點(diǎn)為后一條運(yùn)動(dòng)指令的銜接區(qū)域點(diǎn)；

銜接曲線的起點(diǎn)處的切線方向平行于前一條運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)動(dòng)方向，銜接曲線的終點(diǎn)處的切線方向平行于后一條運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)動(dòng)方向；

銜接曲線不能超出銜接區(qū)域的范圍。

進(jìn)一步地，采用NURBS曲線生成所述銜接曲線；所述銜接曲線分成4類：

LL型，銜接MoveL和MoveL指令；

LC型，銜接MoveL和MoveC指令；

CL型，銜接MoveC和MoveL指令；

CC型，銜接MoveC和MoveC指令。

進(jìn)一步地，LL型的NURBS曲線按照以下5個(gè)要素生成：

控制點(diǎn)：3個(gè)，分別為起始銜接區(qū)域點(diǎn)，銜接點(diǎn)，終到銜接區(qū)域點(diǎn)；

控制點(diǎn)的權(quán)重:1,1,1；

曲線的次數(shù)：2；

節(jié)點(diǎn)：0,1；