[发明专利]一种机器人及其轨迹规划和平滑过渡方法、系统及介质

说明书

本发明提供了一种机器人轨迹规划和平滑过渡方法，包括输入机器人工作区域的n个特征点P1，P2……Pn；计算总路径L；输入总路径L、最大速度、最大加速度、最大加加速度，计算总的运动时间T、加速时间Ta、减速度时间Td、匀速时间Tv、所能达到的最大速度Vlim和最大加速度Alim；将运动时间离散化，计算每个插值点的位置p、速度v和加速度a，根据插值点的位置p和各个笛卡尔空间路径长度li和cj，确定当前所在笛卡尔空间的线段，计算对应的笛卡尔空间位置P；控制机器人按照指定路径运行。本发明机器人速度曲线更加平滑，机器人运行过程中冲击更小；且多段路径衔接平滑，避免机器人频繁加减速。

技术领域

本发明涉及机器人轨迹规划的技术领域，具体地，涉及一种机器人及其轨迹规划和平滑过渡方法、系统及介质。

背景技术

机器人在笛卡尔空间进行轨迹规划时，为了必满冲击，需要满足一定的速度、加速度和加加速度限制，单纯采用直线加减速，梯形加减速不能满足这些要求。

在公开号为CN103645725A的中国发明专利中公开了一种机器人示教轨迹规划方法和系统，涉及工业过程中的机器人示教领域，其包括：在对机器人进行示教过程中，采集示教轨迹的空间关键点；根据示教轨迹的空间关键点，用多结点样条插值函数以及最小二乘拟合方法，得到示教轨迹曲线。本发明还用一个弧长误差控制的插补算法，实现示教再现动作的平滑。

机器人在执行任务过程中，为了精确到达轨迹点，速度必须降为零，下一段路径再从零开始加速，影响工作效率，采用圆弧过渡能够将轨迹平滑的衔接起来。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种机器人及其轨迹规划和平滑过渡方法、系统及介质。

根据本发明提供的一种机器人轨迹规划和平滑过渡方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：输入机器人工作区域的n个特征点P1，P2···Pn；

步骤S2：将特征点用直线连接起来，在连接处采用圆弧过渡，将n-1条线段分为n-1条小线段和n-2条圆弧；

步骤S3：计算总路径L，总路径L为n-1条小线段的长度和n-2条圆弧长的总和；

步骤S4：输入总路径L、最大速度、最大加速度、最大加加速度，计算总的运动时间T、加速时间Ta、减速度时间Td、匀速时间Tv、所能达到的最大速度Vlim和最大加速度Alim；

步骤S5：将运动时间离散化，计算每个插值点的位置p、速度v和加速度a，根据插值点的位置p和各个笛卡尔空间路径长度li和cj，确定当前所在笛卡尔空间的线段，计算对应的笛卡尔空间位置P；

步骤S6：控制机器人按照指定路径运行。

优选地，所述步骤S2中的圆弧过渡方法包括如下步骤：

步骤S2.1：根据直线P2P1和P2P3，计算直线的夹角alpha；

步骤S2.2：根据夹角alpha和圆弧半径r，分别计算圆弧与直线P2P1和P2P3的切点P1t和P2t作为圆弧的起始点；

步骤S2.3：根据圆弧的圆心角和半径计算圆弧的弧长C1，得到圆弧的路径。

优选地，所述步骤S2.1中的直线的夹角其中，表示直线段P2P1的向量，表示直线段P2P3的向量，|p2p1|表示直线段P2P1的模，|p2p3|表示直线段P2P3的模。

优选地，所述步骤S3中的总路径其中，表示n-1条直线段长度和，表示n-1条圆弧线段长度总和。

本发明还提供一种机器人轨迹规划和平滑过渡系统，所述系统包括如下模块：

模块M1：输入机器人工作区域的n个特征点P1，P2···Pn；