[发明专利]一种焊接机器人运动模型光滑化方法

说明书

本发明涉及一种焊接机器人运动模型光滑化方法，所述光滑化方法是基于焊接机器人的非光滑运动规划模型问题提出的一个非光滑优化方法，非光滑运动规划模型问题是一个运动规划问题，在把运动规划问题变异后，即可得到焊接机器人的非光滑运动规划模型。本发明所述光滑化方法解决了焊接机器人动作优化问题，得到焊接机器人动力系统，在以焊接机器人能量为性能指标的优化模型下，通过计算得到的控制器使焊接机器人控制系统快速达到稳定状态，并且能达到所需能量的相对小的消耗。本发明所述方法是稳定的，在稳定点处不会产生锯齿现象，从而加快算法的收敛速度，满足焊接机器人运动规划的实时性要求。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种基于机器人非光滑模型的光滑化方法。

背景技术

机器人技术是把数字数据进行处理后，转化成物理动作的智能技术，任何焊接机器人系统的研发核心都是运动轨迹，计算机器人运动轨迹来达到想要的目的或完成期望的任务的科学方案就是机器人运动规划模型。因为用来进行运动计算的模型和环境的多样化和不确定性，运动规划模型要通过闭环控制来实现。在焊接机器人中，因为任务是事先确定的，这就要求在运动性能的约束下或在焊接机器人关节范围、速度、碰撞规避的限制下达到最大化的运动速度和鲁棒性性能。因此，运动规划模型能归结为一个优化问题的解。然而，即使是一个简单的机械臂，优化整条轨线也是十分耗时的。当今的研究已经把焊接机器人带离了经典的大型制造业和生产线，如今的焊接机器人侵入了更多应用领域，包括小规模灵活生产和其他与人类共享空间的服务。从这样的角度看焊接机器人运动不需要由传统的工业需求和对能量和性能的要求来驱动，一些焊接机器人有多余的结构能做出更多可能的动作来完成给定的任务或同时完成多重任务，作为一种直接的结果，在焊接机器人控制方面建立的算法必须考虑速度问题。虽然焊接机器人运动模型有多种，但在实际运算中，基于焊接机器人非光滑模型的算法比较少且在稳定点处经常生锯齿现象，从而减缓算法的收敛速度，不能满足焊接机器人运动规划的实时性要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，提出了一种焊接机器人运动模型光滑化方法，所述光滑化方法是基于焊接机器人非光滑运动规划模型问题提出的一种非光滑优化方法，所述方法是稳定的，在稳定点处不会产生锯齿现象，从而，加快算法的收敛速度，满足焊接机器人运动规划的实时性要求。

本发明的技术方案为：焊接机器人运动模型光滑化方法，所述焊接机器人定义为一些刚性主体由关节组装而成的树形焊接机器人，即主体为节点，关节作为边；所述运动规划模型包括位移控制变量q(t)，称其为配置，所述关节的参数向量为所述运动规划模型的控制变量，将q(t)简记为q，可容许的函数q需要满足以下具有物理意义的运动方程EoM：