[發(fā)明專利]一種用于目標(biāo)同步的機(jī)器人動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111318376.3
• 申請(qǐng)日: 2021-11-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113858213B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙臻暉;夏正仙;馮日月;潘婷婷;涂孔;王繼虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京埃斯頓機(jī)器人工程有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 程化銘;陶得天

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于目標(biāo)同步的機(jī)器人動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃方法，涉及機(jī)器人控制方法領(lǐng)域。使機(jī)器人能夠從靜止?fàn)顟B(tài)平穩(wěn)啟動(dòng)追蹤運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)物體，并最終與其保持同步。步驟1、參數(shù)定義及軌跡參數(shù)給定；步驟2、劃分階段；步驟3、進(jìn)行加速同步階段的動(dòng)態(tài)規(guī)劃；步驟4、進(jìn)行減速同步階段的動(dòng)態(tài)規(guī)劃；步驟5、完成追蹤進(jìn)入同步階段；整個(gè)規(guī)劃過(guò)程運(yùn)算量小，能夠滿足實(shí)時(shí)插補(bǔ)計(jì)算的要求，且無(wú)需預(yù)測(cè)目標(biāo)物體的位置，能夠保證一定的同步精度。在追蹤過(guò)程中具備安全校驗(yàn)，可以保證實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備的安全性。當(dāng)機(jī)器人末端與目標(biāo)物體實(shí)現(xiàn)同步后，可進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的工藝需求執(zhí)行復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)

機(jī)器人目前已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化作業(yè)中，其中較為常見(jiàn)的一種應(yīng)用是追蹤傳送帶上的目標(biāo)物體并與其保持同步，從而完成諸如抓取、包裝、分揀、涂膠、在線檢測(cè)等復(fù)雜工藝。由于運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)物體具有位置不確定性，因此能夠動(dòng)態(tài)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，使其實(shí)時(shí)追蹤目標(biāo)物體，保持一定的同步精度并且整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程平滑且順暢，具有實(shí)際工程意義。

在現(xiàn)有技術(shù)中，文獻(xiàn)《機(jī)器人操作臂跟蹤動(dòng)態(tài)目標(biāo)的軌跡規(guī)劃方法》提出了一種基于遺傳算法的動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃方法，得到了機(jī)器人操作臂跟蹤目標(biāo)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，然而遺傳算法本身的時(shí)間復(fù)雜性較高，在機(jī)器人軌跡規(guī)劃中難以保證實(shí)時(shí)性。名為“一種機(jī)器人關(guān)節(jié)空間傳送帶跟隨運(yùn)動(dòng)的軌跡規(guī)劃方法”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01610222488.1”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種關(guān)節(jié)空間下的傳送帶跟隨運(yùn)動(dòng)的軌跡規(guī)劃方法，由于該方法是在關(guān)節(jié)空間下規(guī)劃的，映射至笛卡爾空間后最終的軌跡不可控，在實(shí)際應(yīng)用中還需另外設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制，否則機(jī)器人存在撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。名為“基于S曲線加減速的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)動(dòng)態(tài)跟蹤方法、系統(tǒng)及裝置”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01710983709.1”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)以及名為“一種用于機(jī)器人的傳送帶同步跟蹤方法、裝置和系統(tǒng)”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01810467241.5”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中公開(kāi)的動(dòng)態(tài)跟蹤方法均使用了預(yù)測(cè)匯合點(diǎn)的思想，即事先計(jì)算出機(jī)器人末端與目標(biāo)物體的匯合點(diǎn)，基于“預(yù)測(cè)、規(guī)劃、執(zhí)行”的思想完成動(dòng)態(tài)跟蹤，然而實(shí)際應(yīng)用中傳送帶的速度會(huì)存在波動(dòng)，可能導(dǎo)致匯合點(diǎn)預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，從而損失一定的精度。名為“一種工業(yè)機(jī)器人傳送帶動(dòng)態(tài)跟蹤方法”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01810467881.6”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于機(jī)器人末端速度合成思想的動(dòng)態(tài)跟蹤方法，通過(guò)對(duì)合成的末端速度進(jìn)行積分得到最終的行進(jìn)路徑，該合成速度包含示教速度、實(shí)際傳送帶速度與誤差修正速度，由于實(shí)際傳送帶的速度是波動(dòng)變化的，直接將其合成則無(wú)法保證機(jī)器人在啟動(dòng)階段的平穩(wěn)性。名為“一種基于分解速度規(guī)劃算法的移動(dòng)物體抓取方法”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01811399335.X”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，名為“一種機(jī)器人目標(biāo)跟蹤軌跡規(guī)劃方法”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01911347861.6”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)以及文獻(xiàn)《機(jī)器人動(dòng)態(tài)物料追隨抓取技術(shù)的軌跡算法設(shè)計(jì)》均是基于運(yùn)動(dòng)分解的思想實(shí)現(xiàn)了對(duì)于目標(biāo)物體的軌跡跟蹤，前者是基于速度分解的思想，后兩者則是基于位移分解的思想，雖然具備速度收斂快、定位過(guò)程平穩(wěn)的優(yōu)勢(shì)，但是當(dāng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)跟蹤后因工藝要求需同步實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，此類方法將不再適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，提出了一種用于目標(biāo)同步的機(jī)器人動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃方法，使機(jī)器人能夠從靜止?fàn)顟B(tài)平穩(wěn)啟動(dòng)追蹤運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)物體，并最終與其保持同步。

本發(fā)明的技術(shù)方案按以下步驟進(jìn)行：

步驟1、參數(shù)定義及軌跡參數(shù)給定；

輸入用戶設(shè)置的傳送帶參考速度Vcvy；輸入機(jī)器人跟隨加速度a_m以及插補(bǔ)周期dt；