[发明专利]基于S曲线加减速的多轴机器人点位同步控制方法及系统

说明书

本发明公开了基于S曲线加减速的多轴机器人点位同步控制方法及系统，求解多轴机器人两个点位之间各个关节轴的角度差；在保证每个轴预设运动特性最大的情况下，使用S曲线加减速对各个关节轴进行速度规划，得到每个轴的运动时间并以运动时间最长的轴为基准，通过其余关节与此基准的时间比例求解其余关节的周期插补位移，实现同步控制。本发明提高机器人点位同步控制的精度，保证其速度、加速度连续，减少计算量。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别是涉及基于S曲线加减速的多轴机器人点位同步控制方法及系统。

背景技术

机器人点位(Point To Point)控制分为同步控制和异步控制，异步点位控制是机器人各关节轴因为运动角度的不同，达到目标关节角度的时间也就不同，同步控制是机器人所有的关节在运行角度不一的情况下，运行时间仍然达到一致，这样可以使得机器人在工作时末端执行器更加平稳，作业效率更高。

现有的方法中，中国专利文件，申请号201210507592.7，专利名称为“一种机器人中实现同步点到点PTP运动的方法及装置”，公开了一种以机器人运行时间最长的轴为基准轴，使用位移比例确定机器人其他轴的速度规划，这种方式不仅不能保证每个变化轴的始末速度和加速度不连续，造成冲击，而且计算复杂。

现有技术中还存在采用搜索的方式，选用运动时间最长的轴为基准轴，然后用搜索的方式找到一个S曲线规划匀速段的速度，使得整个S曲线规划的时间和最长时间小于一个误差值，这种方法不仅计算量很大，而且还会有一个小的误差值。

综上所述，针对现有技术如何高效、准确地实现机器人点位同步控制的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于S曲线加减速的多轴机器人点位同步控制方法，本发明能够提高机器人点位同步控制的精度，保证其速度、加速度连续，减少计算量。

基于S曲线加减速的多轴机器人点位同步控制方法，包括：

求解多轴机器人两个点位之间各个关节轴的角度差即点位之间的位移；

在保证每个轴预设运动特性最大的情况下，使用S曲线加减速对各个关节轴进行速度规划，得到每个轴的运动时间并以运动时间最长的轴为基准，通过其余关节与此基准的时间比例求解其余关节的周期插补位移，实现同步控制。

进一步优选的技术方案，所述使用S曲线加减速对各个关节轴进行速度规划，具体为通过S曲线加减速求得多轴机器人运行时间最长的轴。

进一步优选的技术方案，以运动时间最长的轴为基准，通过其余关节与此基准的时间比例求解其余关节的周期插补位移，具体为：将多轴机器人除运行时间最长的轴之外的其余轴的运行时间分别与运行时间最长的轴对应的运行时间作商求得时间比例，以插补时间为自变量，时间比例为斜率作一次函数，根据该一次函数圆整除运行时间最长的轴之外的其余轴的插补周期，从而保证了多轴机器人各个关节运行时间严格一致。

进一步优选的技术方案，在通过S曲线加减速求得多轴机器人运行时间最长的轴之前还包括：获取机器人各个轴始末点位置、各个轴的运动参数；

根据各个轴始末点位置计算各个轴的运动位移及运动方向。

进一步优选的技术方案，所述通过S曲线加减速求得多轴机器人运行时间最长的轴时，S曲线规划每个轴的运动时间和每个时间节点的速度，选择运动时间最长的轴并计算其余轴的时间比例。

进一步优选的技术方案，改变各轴的插补周期并计算各关节周期插补量，之后插补输出。

进一步优选的技术方案，利用S曲线进行点位控制中机器人各轴始末速度均为0，整个过程分7段：加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段和减减速段，其中，加加速段、减加速段时间相等，加减速段及减减速段时间相等。