[发明专利]一种机械臂复杂曲线的连续插补运动控制方法

说明书

本发明公开了一种机械臂复杂曲线的连续插补运动控制方法，涉及机械臂这类的多轴执行机构的运动控制领域，包括以下步骤:以执行机构的运动曲线搭建数学模型，将运动曲线化成为N个首尾相连的直线段，推演出执行机构的各轴在行走在第n份直线段时的位移和速度的给进量公式。通过PLC编程用计算机语言表达上述公式。PLC根据所表达的公式计算出第n份直线段的位移和速度给进量，向执行机构各轴的电机驱动器发送信号,控制各轴的电机转动，依次行走N个首尾相连的直线段。本发明的有益效果：利用普通PLC，以建模的方式计算运动数据，可实现任意轴数的复杂曲线的连续插补运动，解决了轨迹曲线固化的问题，具有运用灵活，通用性高，成本更低等优点。

技术领域

本发明涉及机械控制领域，更具体地说是指机械臂，机器人这类的多轴执行机构的复杂曲线的连续插补运动控制方法。

背景技术

机械臂，机器人的运动控制核心是运动控制器,以往复杂运动曲线的控制方法通常采用品牌运动控制器作为控制核心,而这些控制方法往往具有很多限制条件：（1）如雷赛的DMC运动控制卡、欧姆龙的NX系列，这些品牌控制器往往存在成本高，外围器件多等问题，而且需要设计人员具有一定的专业能力,二次开发门槛较高，开发周期长,并且可维护性与可移植性不高，一旦设计人员离职往往会造成项目断档；（2）市面上常用的PLC的多轴连续插补控制方法模式单一，通常局限于单段的圆弧，椭圆，直线插补等, 复杂的运动曲线都是通过这些组合而成的 ，因此数据输入完成后运动轨迹就固定化且一旦开始运动就无法进行调整,并且输入工作量大且繁琐，往往需要通过包络表等方式记录大量运动参数，CPU再通过包络表计算各段脉冲段之间衔接时的运动数据；（3）想通过自主研发生产出成熟可靠的运动控制电路板更加难以实现。

发明内容

本发明提供的一种机械臂，机器人这类的多轴执行机构（以下用机械臂简称代替）的复杂曲线的连续插补运动控制方法，其目的在于解决现有技术中存在的上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种机械臂复杂曲线的连续插补运动控制方法,包括以下步骤:

A. 以机械臂的运动曲线搭建数学模型，将数学模型中复杂曲线化成为N个首尾相连的直线段，将n（1≤n≤N）作为唯一变量推算出机械臂的各轴在行走第n份直线段时的位移给进量S（n）和速度给进量V（n）的公式。

B. 通过PLC编程的方式用计算机语言表达出各轴的位移给进量S（n）和速度给进量V（n）的计算公式。

C. PLC根据上述公式的计算结果，向机械臂各轴的电机驱动器发送脉冲信号PULS与方向信号DIR,控制各轴的电机转动，依次行走N个首尾相连的直线段，实现机械臂的复杂曲线运动。

进一步，步骤C中，PLC通过脉冲信号PULS，以脉冲串（若干个连续脉冲的集合）的形式表达移给进量S（n）和速度给进量V（n）的具体数值；以脉冲串中，脉冲的个数表示位移给进量S（n）的具体数值，脉冲的频率表示速度给进量V（n）的具体数值。

进一步，步骤C包括以下子步骤：

C1. PLC执行脉冲发送指令。

C2. PLC根据各轴的位移给进量S（n）和速度给进量V（n），向各轴发送执行第n份直线段的脉冲信号PULS与方向信号DIR，同时计算各轴的位移给进量S（n+1）和速度给进量V（n+1）。

C3. 待机械臂走完第n份直线段时，触发中断程序。

C4. 判断N份直线段是否完成，若完成则结束，若未完成则n的数值加1，并重复步骤C1至C4。