[发明专利]一种机械手的离散S型曲线速度控制方法

说明书

一种机械手的离散S型曲线速度控制方法，包括以下步骤：1)将机械手运行速度划分若干速度段，确定当前速度段的最小速度值最大速度值最小加速度最大加速度和加加速度J^P；2)机械手以时间周期T为速度规划周期，修改实际控制过程中的最大速度值；3)将速度控制分为加速、匀速、减速三个阶段，分别进行实时速度规划，机械手以最小速度为起始速度以S型曲线方式加速，当系统位置脉冲发送时间t大于等于速度规划周期T时，即t≥T，则进行一次速度规划运算。本发明有效提高运动的稳定性；同时在两轴同步运动控制中，可以实时补偿速度同步误差，有效提高控制精度。

技术领域

本发明涉及一种机械手速度控制方法，尤其是一种用于机械手控制中的离散S型曲线速度控制方法，属于运动控制领域。

背景技术

中国是制造业大国，随着人口红利衰退，传统劳动密集型生产模式难以持续，机器替代人工势在必行，企业向自动化生产升级改造成为发展主要方向，中国制造业“机器换人”逐步施展，已经取得一定成果。机械手作为工业机器人的一个重要分支，是机器换人升级改造过程中被大量需求的设备之一。国内中小企业对中低端机械手需求旺盛，直角坐标机械手、非标机械手及周边自动化设备市场响应良好，如注塑机械手、三轴机械手、机床上下料机械手、裁割机械手等。

目前，上述机械手的控制系统已经逐渐成熟，高性价比的机械手控制器也层出不穷，机械手速度控制基本都基于S型速度曲线规划，较为平稳。但是大部分的轨迹速度规划都是在已知轨迹详细信息(如起点位置、终点位置、中间点坐标、位移长度等)的基础上进行的，所以在手动操作模式下(轨迹终点位置未知)对速度的控制相对较差；另一方面，两轴联动同步控制也是机械手速度控制中的一大难点，一些中低端机械手并没有做到最优。

发明内容

为了克服现有的机械手速度控制方式的单轴手动操作模式下速度的平稳控制较差、两轴联动速度控制时同步性较差的不足，本发明提出了一种机械手的离散S型曲线速度控制方法，可有效实现单轴手动操作模式下速度的平稳控制；针对两轴联动速度控制，可实时补偿同步时间误差，实现较为精确的同步控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种机械手的离散S型曲线速度控制方法，所述方法包括以下步骤：

1)将机械手运行速度划分若干速度段，确定当前速度段的最小速度值最大速度值最小加速度最大加速度和加加速度J^P；

2)机械手以时间周期T为速度规划周期，修改实际控制过程中的最大速度值；

3)将速度控制分为加速、匀速、减速三个阶段，分别进行实时速度规划，机械手以最小速度为起始速度以S型曲线方式加速，当系统位置脉冲发送时间t大于等于速度规划周期T时，即t≥T，则进行一次速度规划运算。

进一步，所述步骤3)中，将加速阶段划分为加加速段、匀加速段、减加速，分为两种情况：①已知机械手目标位置脉冲数P_s，则当P_s-P_c≤P_a时，机械手进入减速阶段；②机械手目标位置未知，则根据机械手示教器下发的运行指令进行判断，当控制器收到停止指令时，机械手进入减速阶段，则将目标位置设定为P_s＝2*P_a+P_c+n_P，其中n_P为补偿脉冲个数，根据当前达到的最大速度值确定；从而实现了对称的S型速度控制。

再进一步，所述步骤3)中，在减速阶段，根据加速阶段得到加加速、匀加速、减加速的速度规划周期数n₀、n₁、n₂直接进行速度规划计算，完成对机械手速度的减速控制。

所述步骤3)中，针对机械手在没有加速到设定的最大速度值的情况，采用修改加速度参数方法，加入一个周期T的匀速过渡阶段。