[发明专利]一种控制机器人多轴同步运动的方法、装置

说明书

本发明提供一种控制机器人多轴同步运动的方法、装置，涉及人工智能技术领域，可解决无法高效率计算满足运动约束和运动同步要求所需最短时间的问题。方法包括：将机器人的N个轴中每个轴的运动参数和指定运行轨迹中机器人各轴的运动距离输入至约束方程组中；N为整数且≥2；求取约束方程组的可行域中目标函数的最优解，以得到最优解下的机器人各轴的加速时间T_a、匀速时间T_u和减速时间T_d；圆整以得到完成指定运行轨迹机器人各轴的实际加速时间、实际匀速时间和实际减速时间；根据实际加速时间、实际匀速时间、实际减速时间、实际最大运动速度、实际最大加速度和实际最小加速度生成控制信号，控制各轴运动。

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种控制机器人多轴同步运动的方法、装置。

背景技术

机器人属于多轴机构，在执行任务时，往往需要各轴同步运动来保证运动的平稳性，即，当各轴启动、停止、加速、减速等不同的运动状态均同步时，可达到较好的平稳性。

现有技术中，通常采用给定加速时间、匀速时间、减速时间，各轴均按此给定时间进行加速、匀速和减速来达到多轴同步的目的，但这种方法未考虑运动约束，因此，往往导致有些轴不能满足运动约束条件或满足了约束条件但造成了运动时间的浪费。也有技术人员采用按照各轴各自的运动约束对单轴进行运动规划，然后选取时间最长轴作为基准轴，其余轴均按基准轴的时间进行加速、匀速和减速运动来实现多轴同步，但这种方法仍只能保证基准轴满足运动约束条件，无法保证其余轴是否满足。还有技术人员采用按照各轴各自的运动约束对单轴进行运动规划，然后在所有加速时间、所有匀速时间、所有减速时间中分别选择最长加速时间、最长匀速时间、最长减速时间作为各轴最终的加速时间、匀速时间和减速时间，按照此时间进行加速、匀速和减速运动来实现多轴同步，但这种方法往往会造成运动时间的浪费，降低了机器人的工作效率。

为了获得满足运动约束的最短运动时间，一些研究者选择了智能优化算法，在满足运动约束的同时还满足其它复杂的约束，虽然也能解决问题，但耗时较长，不便于应用在需要计算效率较高的工业机器人控制中。

发明内容

本发明的实施例提供一种控制机器人多轴同步运动的方法、装置，可解决现有技术中无法高效计算各轴在满足运动约束的前提下最短运动时间的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种控制机器人多轴同步运动的方法，所述方法包括：将所述机器人的N个轴中每个轴的运动参数和指定运行轨迹中机器人各轴的运动距离输入至约束方程组中；其中，所述运动参数包括机器人各轴允许的最大运动速度v_max和极限加速度；所述约束方程组中的未知量包括：完成所述指定运行轨迹时机器人各轴的加速时间T_a、匀速时间T_u和减速时间T_d，其中，所述机器人完成所述指定运行轨迹时各轴的加速时间T_a均相同、匀速时间T_u均相同、减速时间T_d均相同，所述约束方程组用于反映所述未知量与输入的参数之间形成的不等式关系；所述N为整数且≥2；求取所述约束方程组的可行域中目标函数的最优解，以得到最优解下的机器人各轴的加速时间T_a、匀速时间T_u和减速时间T_d；圆整所述加速时间T_a、所述匀速时间T_u和所述减速时间T_d，以得到完成所述指定运行轨迹时机器人各轴的实际加速时间、实际匀速时间和实际减速时间；根据所述实际加速时间、所述实际匀速时间、所述实际减速时间和所述指定运行轨迹中机器人各轴的运动距离，得到各轴实际最大运动速度、实际最大加速度和实际最小加速度；根据所述实际加速时间、所述实际匀速时间、所述实际减速时间、所述实际最大运动速度、所述实际最大加速度和所述实际最小加速度生成控制信号，控制各轴运动。