[发明专利]一种机器人连续轨迹实现方法

说明书

本发明涉及机器人控制技术领域，在一种新的机器人逆解的算法基础上，针对机器人末端连续轨迹提出的一种实现方法,先进行遥操作寻找并确定规划点，根据一种机器人几何逆解的算法，算得后续过程中需要的关节角度，将规划点的相关信息保存到结构体中，以备末端在按轨迹运动时直接调用结构体中的变量、轨迹的再现，将规划好的各点之间按照直线插补运动，本发明可以有效解决运动时因机器人各轴到达目标点时间不同或各关节变化剧烈引起的震动、蛇形运动等问题，实现了末端连续匀速的完成所规划的轨迹。本发明流程清晰，计算量大大缩减，降低了机器人控制系统的复杂程度。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其是指一种机器人连续轨迹实现方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，工业机器人已广泛应用于各个领域的工业现场。至今，全世界每年都有近十万台新机器人投入运行。在很多特殊情况下，人为作业并不方便，且采用机器人作业，一方面可以缓解工作人员的疲劳，提高生产效率，同时也可避免工作人员的意外发生，因此，提高机器人运动控制技术对未来智能化生产具有重要意义。

现在使用最广的工业机器人，是六自由度垂直多关节机器人。世界上的不同机器人厂家都各有自己的设计标准和结构特点，但主要的机械结构和控制功能都大同小异，并趋于技术的稳定成熟。

机器人的连续轨迹实现是工业机器人实现稳定的核心技术。对于弧焊、涂胶、打磨等机器人应用来说，都希望机器人末端能够以一给定的速度稳定的按照规划的路径运动，并且要避免末端在运动时的抖动、蛇形运动等状况。因此连续轨迹的实现是机器人控制系统的的重点和难点。

发明内容

本发明针对机器人的运动控制技术，提出的一种实现机器人末端连续匀速按规划轨迹运动的流程算法，避免了机器人在运动时震动、蛇形运动等问题。

本发明通过以下技术方案实现该目的：

本发明提出的机器人连续轨迹实现方法的算法在根据每次直线插补的距离和时间知道的情况下，各轴按照同步周期模式进行变化，各轴速度不是匀速，而末端运动是匀速。该方法包括以下步骤(1)至步骤(4)：

(1)人工进行遥操作设定规划点或者根据机器视觉寻找特征点。

(2)根据一种机器人几何逆解算法算得后续过程需要的关节角度。

(3)将规划好的点的信息保存到结构体中，以备末端在按规划路径运动时直接调用结构体中的变量读取各轴需要的变化量并输入给控制器。

(4)规划路径的轨迹再现。

进一步，所述步骤(1)中，在通过遥操作找点时，通过人工操纵遥杆给于计算机信号，末端进行笛卡尔坐标系下的运动。

以x轴正方向移动为例，将机器人初始状态下各轴所在位置的PUU(马达脉冲)换算为相对人工设置原点的角度制，再将各轴的角度给于机器人正解算法，计算出机器人末端当前在笛卡尔坐标系下的坐标位置。

在末端坐标x+1的情况下，通过机器人逆解算法算得x+1变化后的各轴的角度值，再将各轴的角度值转化为PUU以备后续输入给控制器。

若让所有轴按照一个固定的速度直接移动到x+1点，会出现某些轴先到达目标角度，但某些轴还未到达的情况(因每个轴需要移动的角度并不相同)，而导致蛇形运动。因此需要进行速度规划。

x+1后的各轴的角度(PUU)减去之前所在位置各轴的PUU，以移动变化最大的轴为基准，将该移动变化的角度除以规定的速度，得到所有轴移动到x+1 处所需要的时间，其他轴根据该时间和自身所需移动的距离求出移动速度。这样就能保证不会出现蛇形运动。

将计算出的各轴的速度送入伺服驱动器，持续叠加驱动马达，即可让机械臂末端持续向x轴正方向移动，其他方向同理。