[发明专利]机器人示教运动控制方法和系统

权利要求书

1.一种机器人示教运动控制方法，其特征在于，包括：

接收控制端传送的示教运动指令；其中，所述示教运动指令包括起始点和运动方向；

根据机械臂末端的起始点和移动方向计算出该方向上的工作区域边缘位置，并将该边缘位置上的点作为运动终点，根据所述示教运动指令的状态以及所述运动终点，调用相应的速度规划算法规划示教运动轨迹；

计算机械臂各个关节在所述示教运动轨迹上运行时各个位置的目标角度、目标角速度和目标角加速度，并将该目标角度、目标角速度和目标角加速度发送给设备通信软件进行记录；

其中，在接收到所述示教运动指令后，异步触发示教运动执行函数并通过第一接口调用示教运动规划函数；

执行所述示教运动规划函数，并规划示教运动轨迹；

以及通过第二接口将所述目标角度、目标角速度和目标角加速度发送给设备通信软件进行记录；

所述第一接口、第二接口是基于ROS上创建OROCOS的实时输入/输出接口。

2.根据权利要求1所述的机器人示教运动控制方法，其特征在于，若当前没有新指令输入，且机械臂没有运动到边界；调用S型速度规划算法规划示教运动轨迹；

若接收到停止指令或者机械臂已到达边界，调用实时停止S型速度规划算法规划示教运动轨迹。

3.根据权利要求2所述的机器人示教运动控制方法，其特征在于，所述计算机械臂各个关节在所述示教运动轨迹上运行的各个位置的目标角度、目标角速度和目标角加速度的步骤包括：

根据所述示教运动轨迹，每隔设定时间τ分别计算一次机械臂各个关节的目标角度、目标角速度和目标角加速度。

4.根据权利要求2所述的机器人示教运动控制方法，其特征在于，所述S型速度规划算法的行程包括三个阶段：

加速阶段：加速度会从0开始，以恒定的比例线性增加到最大值，然后下降到0；

匀速阶段：保持匀速运动；

减速阶段：由所述匀速阶段开始减速，最终速度和加速度回到0。

5.根据权利要求1至4任一项所述的机器人示教运动控制方法，其特征在于，所述接收控制端传送的示教运动指令的步骤还包括：利用预设的通信协议并以异步远程过程调用的方式接收示教运动指令。

6.根据权利要求5所述的机器人示教运动控制方法，其特征在于，若接收到改变方向指令，调用实时停止S型速度规划算法规划示教运动轨迹；并且在机械臂停止后，将当前点作为起始点，依据移动方向计算出该方向上的工作区域边缘位置，并将该边缘点作为终点，重新计算工作区域边缘位置。

7.根据权利要求6所述的机器人示教运动控制方法，其特征在于，所述实时停止S型速度规划算法过程包括：

当机械臂运行到t时刻时，0＜t＜T，在当前的运行状态下规划出一段机械臂平稳运行且速度最快的减速阶段；其中，T为示教运动轨迹运动时间。

8.根据权利要求7所述的机器人示教运动控制方法，其特征在于，还包括：

在调用示教运动规划函数前，所述示教运动执行函数判断控制器状态机是否为准备状态；

若是，通过OROCOS的Operational Caller方法调用所述示教运动规划函数，并将控制器状态机切换为执行示教运动状态；若否，则拒绝执行此次指令。

9.根据权利要求8所述的机器人示教运动控制方法，其特征在于，还包括：

在调用示教运动规划函数后，根据所述示教运动规划函数执行示教运动规划流程，并检查控制器状态机是否为执行示教运动状态；若是，执行计算示教的运动轨迹的步骤，否则，退出执行流程。

10.一种机器人示教运动控制系统，其特征在于，包括：总控模块、算法模块和通信管理模块；

所述总控模块，用于接收控制端传送的示教运动指令；其中，所述示教运动指令包括起始点和运动方向；

所述算法模块，用于根据机械臂末端的起始点和移动方向计算出该方向上的工作区域边缘位置，并将该边缘位置上的点作为运动终点，根据所述示教运动指令的状态以及所述运动终点，调用相应的速度规划算法规划示教运动轨迹；计算机械臂各个关节在所述示教运动轨迹上运行时各个位置的目标角度、目标角速度和目标角加速度，并将该目标角度、目标角速度和目标角加速度发送给所述通信管理模块；

所述通信管理模块，用于对所述目标角度、目标角速度和目标角加速度进行记录；

其中，所述总控模块接收控制端传送的示教运动指令后，异步触发示教运动执行函数并通过第一接口调用示教运动规划函数；

所述算法模块执行所述示教运动规划函数，规划示教运动轨迹，并通过第二接口将所述目标角度、目标角速度和目标角加速度发送给通信管理模块；

所述第一接口、第二接口是基于ROS上创建OROCOS的实时输入/输出接口。