[发明专利]机器人运行工况获取方法、装置、机器人及存储介质

说明书

本申请适用于机器人技术领域，提供了一种机器人运行工况获取方法，包括：根据初始运动路径起点、初始运动路径终点、初始运动速度和初始运动加速度范围，通过蒙特卡罗法随机生成机器人运动路径，以及对应的路径速度和加速度；进行运动规划，获得机器人的规划运动轨迹、规划速度、规划加速度；以机器人动力学模型，获得机器人各连杆载荷变化曲线；通过机器人有限元模型，获取当前最大应力值和当前末端最大变形量；若当前最大应力值和当前末端最大变形量超过历史最大应力和历史末端最大变形量，则为最极限工况。本发明贯穿整个运动过程中，且考虑了机器人各连杆载荷变化，可代表机器人的极限运行工况，有利于优化之后的零件强度可承受极限运行工况。

技术领域

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人运行工况获取方法、装置、机器人及存储介质。

背景技术

多关节机器人存在运动空间大，运动灵活等特点，也因此造成了机器人运动过程中的受力情况变化复杂，往往不能依靠直观判断就能确定机器人执行以何种运动轨迹执行何种点位姿态时受力最大，使得机器人结构设计工程师在进行关键零件选型以及零件强度校核时，不能很好地估计机器人处于极限运动状态时各零部件的受力情况，做出强度冗余或者强度不足的设计选型。

现有技术之一对六轴工业机器人进行三种位置姿态下的动力学分析，刚柔耦合动力学建模，并用有限元软件进行模态分析，得到六轴工业机器人每个零件在作业过程中的最大应力节点、出现最大应力的时刻、应力分布图以及末端弹性偏移量，并以此做设计校核。

现有技术之二将多体动力学仿真与有限元仿真相结合，得到臂部指定单个运动周期内应力最大的载荷工况，并以该载荷工况进行结构的拓扑优化设计，得到臂部结构的最轻量化设计。

以上现有技术仅仅考虑有限几种运动位置和姿态下，机器人的应力变化情况并不具有代表性，不能获得机器人的极限运行工况，进而导致优化之后的零件强度不能承受极限运行工况，造成机器人零件损坏。

发明内容

本申请实施例提供了一种机器人运行工况获取方法、装置、机器人及存储介质，可以解决现有技术仅仅考虑有限几种运动位置和姿态下，机器人的应力变化情况并不具有代表性，不能获得机器人的极限运行工况，进而导致优化之后的零件强度不能承受极限运行工况，造成机器人零件损坏的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种机器人运行工况获取方法，包括：

获取期望运动路径数目、初始运动路径起点、初始运动路径终点、初始运动速度和初始运动加速度以及所有参数的范围；

根据所述初始运动路径起点、初始运动路径终点、初始运动速度和初始运动加速度范围，通过蒙特卡罗法随机生成所述期望运动路径数目个机器人运动路径，以及与所述机器人运动路径对应的路径速度和加速度；

根据所述机器人运动路径，以及与所述机器人运动路径对应的路径速度和加速度，进行运动规划，获得机器人的规划运动轨迹、规划速度、规划加速度；

根据机器人的规划运动轨迹、规划速度、规划加速度，以使用机器人动力学模型来计算各个时刻机器人各连杆载荷数据，从而获得机器人各连杆载荷变化曲线；

根据机器人各连杆载荷变化曲线，通过机器人有限元模型，获取当前最大应力值和当前末端最大变形量；

若所述当前最大应力值和当前末端最大变形量超过历史最大应力和历史末端最大变形量，则为最极限工况；

所述最大应力值指通过机器人有限元模型计算得到的，机器人所有连杆整体结构上，应力数值最大的部位的应力数值。

第二方面，本申请实施例提供了一种机器人运行工况获取装置，包括：

数据获取模块，用于获取期望运动路径数目、初始运动路径起点、初始运动路径终点、初始运动速度和初始运动加速度以及所有参数的范围；