[发明专利]一种用于减轻机械臂刚性冲击的方法

说明书

本发明公开一种用于减轻机械臂刚性冲击的方法，包括设定路径的平滑等级，根据平滑等级计算平滑的起点和终点；依据路径规划算法计算出平滑路径上的点集；依据速度规划计算出路径点对应的速度信息；对每一关节坐标进行优化处理。本发明用于减轻机械臂刚性冲击的方法，通过机械臂的路径优化，避免了各个关节的运动参数如位移、速度、加速度等的突变，同时对每一段运行时间进行优化，降低了加加速度的变化幅度，使加加速度变化更加平缓，有效的减轻了机械臂运行过程中产生的刚性冲击，大大提高了机械臂的执行效率。

技术领域

本发明属于机械臂运行技术领域，具体涉及一种用于减轻机械臂刚性冲击的方法。

背景技术

路径规划则是机器人学领域的热点课题之一，对工业机械臂的发展起着重要的作用。路径规划问题主要针对的是在机器人工作空间内，机械臂能够按预设中间路径点平稳稳定运行工业生产过程中，需要机械臂根据不同的使用场景，按不同的线路来执行任务。路径变换过程中，若速度过快会对机械臂产生刚性冲击，速度过慢则会导致机械臂的执行效率低。

发明内容

本发明解决的技术问题：本发明公开一种既保证执行效率，又保证安全性的减轻机械臂刚性冲击的方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于减轻机械臂刚性冲击的方法，包括以下步骤：

S1:设定路径的平滑等级，根据平滑等级计算平滑的起点和终点；

S2:依据路径规划算法计算出平滑路径上的点集；

S3:依据速度规划计算出路径点对应的速度信息；

S4:对每一关节坐标进行优化处理。

进一步地，步骤S1的具体实现方法包括：

S11：根据设定的点计算出起始段长度L1和结束段长度L2；

S12：根据平滑等级以及当前路径的长短判定，当前平滑等级是否有效；

S13：依据平滑等级计算平滑段起点和平滑段终点；

进一步地，判定平滑等级是否有效的方法为：

若rank*Rsmin(0.5*L1,0.5*L2)，则rank＝int(min(0.5*L1,0.5*L2)/Rs)；其中，rank为设定的平滑等级，Rs为对应的换算比例；

如果平滑等级有效，则按照初始设定的平滑等级计算平滑段起点和平滑段终点，若平滑等级无效，则更新平滑等级，直至有效。

进一步地，步骤S2的具体实现方法包括：

S21：根据平滑段起点Ps，平滑点Pm，平滑段终点Pe，计算出夹角ang；然后依据夹角大小计算出补偿点P4，P5；

S22：将上述五个点作为B样条的输入控制点，计算出输出点集；

output＝BSpline(P,order)

其中P为输入控制点点集，order为阶次。

进一步地，步骤S3具体包括：

S31：计算出输入点集的路径长度，依据计算出的距离和速度限制条件，计算出执行该段所需要的时间；

S32：依据计算的时间，然后对平滑路径点中的每一点按照S型速度规划进行速度规划，计算出每一点的速度信息以及对应的时间信息；

output＝SCurvePlanning(P,lmt,T)

其中P为输入点集，lmt为速度加速度限制条件，T为执行周期。