[发明专利]一种取样机械臂插补中S型加减速运动控制方法

说明书

本发明公开了一种取样机械臂插补中S型加减速运动控制方法，包括步骤：a)上位机接收用户操作指令，设置取样机械臂插补中S型加减速运动的轨迹规划方式和对应的运动参数，将轨迹规划方式和运动参数发送至取样机械臂运动控制器；b)取样机械臂的运动控制器根据轨迹规划方式对应的算法对取样机械臂的实际运动轨迹进行运算，得到取样机械臂的实际运动轨迹信息，并将实际运动轨迹信息发送至取样机械臂；c)取样机械臂接收实际运动轨迹信息，根据实际运动轨迹信息进行运动。本发明的取样机械臂插补中S型加减速运动控制方法融合插补算法和S型加减速算法，实现了机械臂最优路径两轴联动，同时可平稳高速运动，机械臂定位精度和工作效率显著提高。

技术领域

本发明涉及机械手控制技术领域，具体涉及一种取样机械臂插补中S型加减速运动控制方法。

背景技术

目前，国内机械臂行业发展迅速，控制器的种类繁多。然而，对于沉降式液基薄层细胞制片机的取样机械臂，需要按制片流程正确转移试剂和样品，并对样品进行混匀打散等操作，这些过程需要非常准确的完成。因此，取样机械臂的控制过程是一个高速度、高精度的定位过程。高速度指的是取样控制系统要具有好的瞬态特性，也就是说系统的响应速度要快；高精度的含义是系统的稳态误差要小。所以，高速度、高精度就是要求系统的响应要“快、准、稳”。

要设计和实现高速度、高精度的取样平台控制系统，首先要设计合理的结构，选用合适的运动控制元件。其次要使用适当的运动规划算法，提高系统响应精度。而运动控制硬件和算法实现需结合功能、需求和成本各方面综合考虑。随着电子技术发展，嵌入式单片机功能和处理能力不断提升，虽然插补运动、加减速控制等算法计算量较大、需要的硬件支持较多，但经过合理规划和优化，现单片机上也足以实现这些算法，已足够胜任作为控制核心。

现有技术中插补算法可实现最优路径两轴联动，加减速算法则实现机械平稳高速运动，然而在沉降式液基薄层细胞制片机实际操作过程中，取样机械臂需要同时满足最优路径多轴联动且又快又稳操作。因此，亟待开发出一种插补中S型加减速运动控制方法。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供了一种取样机械臂插补中S型加减速运动控制方法，有效融合插补算法和S型加减速控制方法，实现了机械臂最优路径两轴联动，同时可平稳高速运动，机械臂定位精度和工作效率均显著提高。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种取样机械臂插补中S型加减速运动控制方法，所述方法包括以下步骤：

a)上位机接收用户的操作指令，设置取样机械臂的轨迹规划方式以及与所述轨迹规划方式对应的运动参数，并将所述轨迹规划方式和所述运动参数发送至取样机械臂的运动控制器；所述轨迹规划方式为插补与加减速控制结合的方式；

b)所述取样机械臂的运动控制器根据所述轨迹规划方式对应的算法对取样机械臂的实际运动轨迹进行运算，得到取样机械臂的实际运动轨迹信息，并将所述实际运动轨迹信息发送至取样机械臂；

c)所述取样机械臂接收所述实际运动轨迹信息，并根据实际运动轨迹信息进行运动。

进一步地，所述步骤a)中插补方式包括直线插补和圆弧插补。

更进一步地，当插补方式是直线插补时，则运动参数包括起点坐标、终点坐标和插补精度值；当插补方式是圆弧插补时，则运动参数包括起点坐标、终点坐标、圆心坐标、圆弧插补精度值及圆弧插补方向。

更进一步地，所述直线插补的步骤为：

(1)取样机械臂的运动控制器获取运动参数中的起点坐标(X0，Y0)、终点坐标(Xe，Ye)及插补精度值ΔL，并分别根据ΔX＝Xe-X0和ΔY＝Ye-Y0得到终点坐标与起点坐标的横向增量ΔX及纵向增量ΔY；