[发明专利]串联机器人轨迹规划方法

说明书

本发明实施例公开了一种串联机器人轨迹规划方法，包括：得到机器人运动任务空间中机器人的姿态控制节点T_i的序列，和与之对应的时间节点t_i的序列；计算各个姿态控制节点的角序列在机器人运动任务空间中构造连续的曲线插值姿态控制节点角的序列；规划在相邻两个姿态控制节点之间机器人运动的轨迹；根据机器人运动的轨迹计算在相邻两个姿态控制节点之间机器人运动的速度及加速度。本发明通过对机械臂算法进行规划，实现了机械臂的准确控制。

技术领域

本发明涉及机器人行走轨迹规划技术领域，尤其是一种串联机器人轨迹规划方法。

背景技术

机器人是一个复杂动态体系，能够用在不同领域。其中，六自由度机器人在工业生产中被广泛使用，机器人的串联机构是机器人的重要组成部分，机器人串联结构典型组成为底座、腰部、大臂(上臂)、小臂(前臂)、腕部和手部。由于串联机器人采用的是开环结构，即从底座到末端执行器间各关节依次串接，只有一条运动链，这使得它具有以下优点：(1)负载能力强，能够实现负重较大的工作；(2)运动空间大，操作广度好，能够对大规模目标进行操作；(3)控制对象明确，各关节之间关联性好，控制简便；(4)灵活性强，延展性高；(5)技术成熟，成本低，便于维护，但是机器人串联机构的轨迹规划使机器人运行的效率还比较低，如果路径规划不科学可能导致机器人经过奇异位姿，或发生碰撞损坏机器人；如果机器人的速度规划不合理会使机构震动，运动不平稳，也可能损坏电机。

因此，现有技术需要改进。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种串联机器人轨迹规划方法，以解决现有技术存在的问题，所述串联机器人轨迹规划方法包括：

得到机器人运动任务空间中机器人的姿态控制节点T_i的序列，和与之对应的时间节点t_i的序列；

计算各个姿态控制节点的角序列在机器人运动任务空间中构造连续的曲线插值姿态控制节点角的序列，所述角序列与时间节点t_i的序列对应，j为节点序列号，j＝1,2,3,……n；

规划在相邻两个姿态控制节点之间机器人运动的轨迹；

根据机器人运动的轨迹计算在相邻两个姿态控制节点之间机器人运动的速度及加速度。

在基于本发明上述串联机器人轨迹规划方法的另一个实施例中，所述根据机器人运动的轨迹计算在相邻两个姿态控制节点之间机器人运动的速度及加速度包括：

机器人控制单元接收到机器人移动的命令，设定机器人的运行时间和运行速度，计算机器人运动的加速度，将加速度指令赋给机器人运动控制电机；

机器人运动控制电机按照机器人控制单元的指令进行加速度运行；

设定时间参数t₁，t₂，t₃，在0-t₁时间内机器人加速度上升，在t₁-t₂时间内机器人做匀加速运动，在t₂-t₃时间内加速度减少。

在基于本发明上述串联机器人轨迹规划方法的另一个实施例中，所述设定时间参数t₁，t₂，t₃，在0-t₁时间内机器人加速度上升，在t₁-t₂时间内机器人做匀加速运动，在t₂-t₃时间内加速度减少的速度、加速度计算模型包括梯形模型和正弦模型。

在基于本发明上述串联机器人轨迹规划方法的另一个实施例中，所述梯形模型的数学表达式包括：

机器人运动加速度的数学表达式：