[发明专利]一种工业机器人编程轨迹诊断及速度优化的方法

说明书

本发明属于工业机器人领域，并公开了一种工业机器人编程轨迹诊断及速度优化的方法，包括以下步骤：(1)获取工业机器人运动轨迹的原始编程代码，并建立工业机器人模型，获取工业机器人的属性参数；(2)对运动轨迹进行离散，形成等弧长的线段并获得一系列的离散点；(3)求逆获取各个离散点的关节坐标；(4)计算出离散点处的关节速度、加速度和力矩；(5)诊断出不能达到编程速度的区域并进行速度优化；(6)输出速度优化后的编程代码，该编程代码与原始编程代码比较，增加了编程点位，优化了编程速度。本发明能实现编程轨迹的速度优化，得到满足机器人动力学的编程代码。使在实际上机运行时，缩短机器人运行时间，运行更加平稳。

技术领域

本发明属于工业机器人领域，更具体地，涉及一种工业机器人编程轨迹诊断及速度优化的方法。

背景技术

工业机器人的编程有示教编程和离线编程两种方式。示教编程是操作员手持示教器，手动控制机器人末端到达指定的姿态和位置，记录机器人位姿数据并编写机器人编程指令。离线编程是在CAD\CAM软件上，构建虚拟的3D工作场景，然后软件可以根据要加工零件的大小、形状、材料，同时配合软件操作者的一些操作，自动生成机器人的编程代码。

不管是哪种编程方式，在编程时，很多时候只会考虑工业机器人关节限位，得到这条编程轨迹能不能运行，对于工业机器人关节的其他限制(速度、加速度和力矩)没有考虑。机器人是一个复杂、高度耦合的非线性机构，其关节速度和末端速度只存在瞬时关系。在实际运行时，机器人在有些时候达不到编程速度，由于一个或多个关节达到了其属性限制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种工业机器人编程轨迹诊断及速度优化的方法，通过等弧长的离散编程点，计算出各个点处的关节速度、加速度和力矩，与实际关节限制比较；通过增加编程点和改变编程速度的方式进行速度优化，以生成满足机器人运动学的编程代码。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种工业机器人编程轨迹诊断及速度优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取工业机器人运动轨迹的原始编程代码，并建立工业机器人模型，获取工业机器人的属性参数；

(2)对原始编程代码生成的运动轨迹进行离散，形成等弧长的线段并获得一系列的离散点，将离散的弧长设定为一个插补周期长度的整数倍，保存离散点的笛卡尔坐标P(x,y,z,A,B,C)，其中，x,y,z为工具坐标系的原点相对于工件坐标系的坐标，A,B,C为工具坐标系相对于工件坐标系的姿态；

(3)根据离散点的笛卡尔坐标P(x,y,z,A,B,C)，求逆获取各个离散点的关节坐标J(θ₁,θ₂,θ₃,θ₄,θ₅,θ₆)，θ₁,θ₂,θ₃,θ₄,θ₅,θ₆分别为工业机器人关节i的角度，i＝1,2…6；

(4)根据各离散点处的关节坐标和编程速度，分别计算出各离散点处的关节速度、加速度和力矩；

(5)根据各离散点处的关节速度、加速度和力矩，分别与工业机器人各个关节的速度限制、加速度限制和力矩限制做比较并进行诊断，对不能达到编程速度的区域并进行编程速度优化；

(6)输出速度优化后的编程代码，该编程代码与原始编程代码比较，增加了编程点位，优化了编程速度。

优选地，步骤(5)中进行比较和诊断的具体过程如下：

以原始编程代码生成的运动轨迹的每两个编程点作为基准，如果这两编程点之间的所有离散点都没有超过各个关节的速度限制、加速度限制和力矩限制，则编程代码不变；