[發明專利]一種六軸機械臂運動速度控制改進方法

有效

• 申請號: 202110864094.7
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113635301B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 劉文韜;劉德剛
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來

1.一種六軸機械臂運動速度控制改進方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：根據S型加減速算法的原理，將一段軌跡的運行過程化分為7個階段：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；

S2：根據對應步驟S1中的軌跡運行的S型加減速曲線，得到各階段的加速度函數、速度函數和位移函數，定義S型加減速曲線中，a為加速度，a_max表示最大加速度，T_i(i＝1,2,3···,7)表示第i階段的持續時間，t_i(i＝0,1,2···7)表示各階段過渡點的時刻，J為加加速度，v表示速度，s表示位移；

S3：根據S型加減速曲線中的加速度曲線，結合各階段的加速度函數、速度函數和位移函數，通過a_max的最大取值和v_max的最小取值，計算得到各階段運行時長，求得各階段過渡點速度，進而求得各階段過渡點位移；

S4：根據當前位移值s所處過渡點位移s₀～s₇中的區間進行階段判斷，進而根據各個階段的位移與速度關系，得到當前位移值s對應的當前速度值；

得到不同階段的當前速度值的過程如下：

1)加加速階段：

當s∈[s₀,s₁]時，加加速階段關于位移和速度方程為：

其中，s表示當前已知的位移，v表示當前待求的速度，聯立上式利用消元法消除時間變量t，因為是關于t的一元三次方程，所以會產生三個解，根據公式法，定義中間變量q和p為：

通過計算Δ進行判斷：

當Δ0時有3個不等實根，分別為：

其中，

在選擇正確解的時候，首先排除v_a，v_b，v_c中的復數解或負數解，其次s對應的瞬時速度必須在臨近過渡點速度范圍區間[v₀，v₁]中；

2)勻加速階段：

當s∈(s₁,s₂]時，勻加速階段關于位移和速度方程為：

因為是關于t的二元一次方程，根據各過渡點的速度及位移和公式法，消去變量t即可獲得v的兩個解：

其中，正數解即為當前位移s所對應的速度值；

3)減加速階段：

當s∈(s₂,s₃]時，減加速階段關于位移和速度方程為：

根據各過渡點的速度和公式法，定義中間變量q和p為：

根據計算Δ的方法，計算出3個速度解，排除復數解或負數解，選擇速度范圍區間在[v₂，v₃]中的解作為當前減加速階段位移s所對應的速度；

4)勻速階段：

當s∈(s₃,s₄]時，根據v_max最小取值，如果存在勻速階段，速度值應為修正后的最大值v_max；

5)加減速階段：

當s∈(s₄,s₅]時，加減速階段關于位移和速度方程為：

因為是關于t的一元三次方程，所以會產生三個解，根據各過渡點速度和公式法，定義中間變量q和p為：

根據計算Δ的方法，計算出3個速度解，排除復數解或負數解，選擇速度范圍區間在[v₄，v₅]中的解作為當前減加速階段位移s所對應的速度；

6)勻減速階段：

當s∈(s₅,s₆]時，減加速階段關于位移和速度方程為：

因為是關于t的二元一次方程，根據各過渡點速度及位移和公式法，消去變量t即可獲得v的兩個解：

其中正數解即為當前位移s所對應的速度值；

7)減減速階段：

當s∈(s₆,s₇]時，減加速階段關于位移和速度方程為：

根據式各過渡點速度及位移和公式法，定義中間變量q和p為：

根據計算Δ的方法，計算出3個速度解，排除復數解或負數解，選擇速度范圍區間在[v₆，v₇]中的解作為當前減加速階段位移s所對應的速度；

S5：通過上述方法，實時獲得機械臂的當前速度值，提高了機械臂的控制精度。