[发明专利]基于B样条的机器人运动轨迹规划方法

权利要求书

1.一种基于B样条的机器人运动轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获得实际路径曲线，对所述实际路径曲线进行数据采样获得关键路径点；

S2：对所述关键路径点进行B样条插值计算，获得第一路径曲线；

S3：根据所述第一路径曲线，采用S形加速度十五段轨迹规划方法计算获得机器人的运动轨迹曲线；

其中，所述运动轨迹曲线具有连续的速度曲线、加速度曲线和加加速度曲线；

所述机器人的运动轨迹曲线为位移曲线q(t)；

所述位移曲线q(t)的一阶导函数为速度曲线；

所述位移曲线q(t)的二阶导函数为加速度曲线；

所述位移曲线q(t)的三阶导函数q⁽³⁾(t)为加加速度曲线jerk(t)；

所述位移曲线q(t)的四阶导函数q⁽⁴⁾(t)为加加速度的时间变化率曲线snap(t)；

所述位移曲线中最大速度v_max满足以下表达式：

所述速度曲线中最大加速度a_max满足以下表达式：

所述加速度曲线中最大加加速度j_max满足以下表达式：

所述加加速度曲线中最大加加速度的时间变化率s_max满足以下表达式：

其中，h为总位移，h满足以下表达式：

h＝q₁-q₀；

α为设定的速度在整个运动过程中增大或者减小的时间与整个运动时间的比例关系；

β为设定的加速度增大或减小的时间与所在的非匀速段的时间比例关系；

γ为设定的加加速度的时间变化率非零时间与所在的非匀加速或者非匀减速段的时间比例关系；

其中，t为时间；

T为设定的运动总时间；

q₀为设定的初始位置；

q₁为结束时的位置。

2.根据权利要求1所述的基于B样条的机器人运动轨迹规划方法，其特征在于，

所述S形加速度十五段轨迹规划方法包括以下步骤：

根据所述加加速度的时间变化率曲线snap(t)获得所述加加速度曲线jerk(t)，所述加加速度的时间变化率曲线以竖直直线方式升降或为常量；

根据所述加加速度曲线jerk(t)获得加速度曲线；

根据所述加速度曲线获得所述速度曲线；

根据所述速度曲线获得位移曲线q(t)。

3.根据权利要求2所述的基于B样条的机器人运动轨迹规划方法，其特征在于，所述加加速度曲线包括十五个连续的时间段t₁,t₂,t₃,t₄,t₅,t₆,t₇,t₈t₉,t₁₀,t₁₁,t₁₂,t₁₃,t₁₄和t₁₅；

所述速度曲线、所述加速度曲线jerk(t)以及所述加加速度的时间变化率曲线snap(t)均关于十五个连续的时间段的中间时间点对称。

4.根据权利要求3所述的基于B样条的机器人运动轨迹规划方法，其特征在于，所述加加速度的时间变化率曲线snap(t)满足下列定义式(2)：

其中，q⁽⁴⁾(t)为所述位移函数的四阶导函数；

t为时间；

s_max为最大加加速度的时间变化率。