[发明专利]一种误差可控的四轴工业机器人圆弧过渡式平顺轨迹生成方法

说明书

一种误差可控的四轴工业机器人圆弧过渡式平顺轨迹生成方法，包括：步骤1、四轴工业机器人轨迹预处理：遍历所有轨迹点，将线性轨迹按照位置距离和夹角分成需平顺轨迹段和不需平顺轨迹段，并对四轴姿态进行预处理，保证两个轨迹点之间走劣弧轨迹；步骤2、四轴轨迹平顺：遍历步骤1生成的需平顺轨迹段，对每一段需平顺轨迹段按照轨迹点误差阈值、位置点弦高误差阈值和连续性要求采用几何迭代法生成圆弧过渡式平顺轨迹。本发明圆弧过渡式平顺轨迹生成方法同时具有位置和姿态同步的G1连续性，满足轨迹点误差和轨迹点之间的位置弦高误差，且生成的轨迹能够在不改变四轴工业机器人现有指令格式情况下直接使用，提高四轴工业机器人作业效率和质量。

技术领域

本发明属于工业机器人轨迹优化领域，具体涉及一种误差可控的四轴工业机器人圆弧过渡式平顺轨迹生成方法。

背景技术

四轴工业机器人，又称平面关节(SCARA)机器人，具有三个旋转轴和一个平动轴，广泛应用于搬运、装配和涂胶等作业中。

四轴工业机器人现有运动指令包括线性指令、圆弧指令和轴关节运动指令。大多数复杂轨迹由直线运动指令以及少量圆弧运动指令组成。机器人作业过程中为了精确到达轨迹点必须降速到零，再执行下一条指令时机器人速度从零开始加速，整个作业过程中机器人频繁加减速导致作业效率降低，同时机器人振动导致作业质量下降。

平滑过渡指令可使机器人TCP点平滑快速逼近目标点，但不能经过目标点。虽然平滑指令提高了轨迹的连续性，但造成了精度丢失进而影响作业质量。另外一些过渡指令使用插值曲线保证机器人TCP点平滑且经过轨迹点(如KUKA的样条指令)，但不能控制两个轨迹点之间的误差，进而影响作业质量。

已受理专利申请文献201710097192.6提出了一种可同时控制位置点误差和弦高误差的工业机器人平顺运动轨迹生成方法，但其中的过渡曲线只提供了三次B样条和四次B样条两种曲线，且双轨平顺在直线段和样条段的连接点处姿态不一定连续。

已受理专利申请文献201811468150.X提出了一种误差可控的三维轨迹点轨迹平顺方法，该方法能够生成三维轨迹的连续、保形和满足精度的平顺轨迹。但推广到四轴工业机器人不仅需要考虑轨迹点的姿态平顺，还需要考虑位置和姿态的同步平顺，从而得到位姿同步平顺的四轴平顺轨迹。现有四轴工业机器人的轨迹(位置和姿态，简称位姿)表达中，不具有同时满足高连续性(位姿同步连续)和高精度(满足轨迹点误差和轨迹点之间的位置弦高误差)的平顺轨迹表达。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有四轴工业机器人的轨迹表达存在的上述不足，提供一种误差可控的四轴工业机器人圆弧过渡式平顺轨迹生成方法，该生成方法计算简单，同时具有位姿同步的G1连续性(位置和姿态同步平顺)，能够满足轨迹点误差和轨迹点之间的位置弦高误差，且生成的轨迹能够在不改变四轴工业机器人现有指令格式下直接使用。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种误差可控的四轴工业机器人圆弧过渡式平顺轨迹生成方法，包括如下步骤：

步骤1、四轴工业机器人轨迹预处理：将线性轨迹按照位置距离和夹角分成需平顺轨迹段和不需平顺轨迹段；

步骤2、需平顺轨迹段平顺：遍历步骤1生成的需平顺轨迹段，对每一段需平顺轨迹段按照轨迹点误差阈值、位置点弦高误差阈值和连续性要求采用几何迭代法生成圆弧过渡式平顺轨迹。

按上述方案，所述步骤1具体包括如下步骤：