[发明专利]一种工业机器人在空间直线运行下的余弦插补方法

说明书

本发明适用于运行轨迹技术改进领域，提供了一种工业机器人在空间直线运行下的余弦插补方法,包括：S1、根据目标点位置和机器人设定参数要求确定过渡方案和对整段轨迹进行分段处理；S2、利用余弦曲线结合整段轨迹被分成的各个分段设定的起始速度、终点速度、加速度及减速度进行初步规划出加速段、匀速段及减速段的时间；S3、利用步骤S2中规划处的各个分段时间计算插补点数，根据相应速度和路程方程重新计算匀速段时间。采用余弦曲线插补方法对各段轨迹进行插值，不仅其分布在各个区间的加速度变平滑，且其加加速度也变化平滑。

技术领域

本发明属于运动机器人运行轨迹技术改进领域，尤其涉及一种工业机器人在空间直线运行下的余弦插补方法。

背景技术

机器人的插补规划，在机器人的运动控制中具有重要的作用，直接影响着控制的准确性和快速性。例如机器人在进行码垛，喷涂，抓取等运动的过程中，不仅要求机器人在运动终点处准确定位，还要求机器人在沿着所希望的路径运动时尽可能的减少节拍时间已提高机器人的效率。对于工业机器人提高机器人的运行速度不能仅仅只提高机器人的整体速率、加加速度，还要求在实现高速控制的同时减少机器人在启停时受到的刚性冲击和振动。为此研究了余弦型加减速速度规划方法。余弦型加减速速度规划方法与传统的机器人或数控系统中使用的梯形加减速速度曲线规划相比，解决了在加减速的起点和终点处加加速度会达到无穷大或可能引起加速度突变的缺点，进一步减少了电机在速度需要短时间内变换时受到的刚性冲击。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业机器人在空间直线运行下的余弦插补方法，旨在解决在加减速的起点和终点处加加速度会达到无穷大或可能引起加速度突变的问题。

本发明是这样实现的，一种工业机器人在空间直线运行下的余弦插补方法，所述工业机器人在空间直线运行下的余弦插补方法包括以下步骤：

S1、根据目标点位置和机器人设定参数要求确定过渡方案和对整段轨迹进行分段处理；

S2、利用余弦曲线结合整段轨迹被分成的各个分段设定的起始速度、终点速度、加速度及减速度进行初步规划出加速段、匀速段及减速段的时间；

S3、利用步骤S2中规划处的各个分段时间计算插补点数，根据相应速度和路程方程重新计算匀速段时间。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S1中还包括以下步骤：

S11、根据工业机器人的类梯形运动轨迹设置机器人来回往返运动的路径，并根据轨迹路径进行插补分析。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S1中机器人在利用余弦曲线进行运动轨迹插补在保证加速度和加加速度的平滑性时，其中，加速段插补曲线：匀速段：f(t)＝0.5*(Vs+Vc)*T1+Vc*(T2-T1)，减速段：其中Vs为设置起始速度，为设置匀速速度，为设置终点速度，T1为加速度段时间点，T2为匀速段结束时间点，T3为减速段结束时间点。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S2中还包括以下步骤：

S21、在对加速段计算求其二次导得其加速度曲线为

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S2中还包括以下步骤：

S22、在对减速段进行二次导得到其加速度曲线为

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S2中还包括以下步骤：

S23、将加速段、匀速段、减速段的三段路程分别表示为L1＝0.5(Vs+Vc)*T1，L2＝Vc*(T2-T1)，L3＝0.5(Vc+Ve)*(T3-T2)，根据总路程L1+L2+L3＝S获得匀速段结束时间点为

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S2中还包括以下步骤：