[发明专利]一种非实时系统和机器人控制器的双插补方法及装置

说明书

本公开提供了一种非实时系统和机器人控制器的双插补实现方法，其特征在于：本公开在非实时系统的轨迹规划工具规划出轨迹后做一次插补，然后在插补后的轨迹点添加补偿值，将补偿后的轨迹点逐个下发到控制器，最后在控制器中做第二次插补的方式，解决使用非实时系统的轨迹规划工具规划出的轨迹同时使用补偿值的问题；通过双插补的方法，解决了非实时系统与实际机器人控制器(实时系统)的点位同步的问题；从非实时系统进行规划和补偿后，向控制器逐个下发轨迹点时，采用提前半个周期的方式下发，保证了轨迹执行的准确性。

技术领域

本公开涉及工业机器人及插补算法技术领域，更具体地说，涉及一种非实时系统和机器人控制器的双插补方法及装置。

背景技术

随着机器人技术的快速发展和人力成本的提高，工业机器人在制造、加工和物流等领域得到了大规模得应用。同时工业机器人控制系统作为一个实时系统，功能不断完善，性能不断增强，已经发展到了较高的水平。

与此同时，也出现了一些非实时系统的机器人相关的工具。这些非实时系统的工具通常处在机器人控制系统之上，用于实现机器人轨迹规划，路径优化等功能。例如ROS系统(开源机器人操作系统，Robot Operating System)中集成的Moveit功能包，它是由运动规划、操作控制、控制与导航算法等功能包组成的集成化开发平台。利用Moveit功能包可对机器人的运动轨迹进行规划，但由于其为非实时系统，规划出的点位无法满足驱动机器人关节运动的要求。又例如进行阻抗控制时，需要根据当前轨迹点的关节角、力矩大小，实时计算出阻抗位移偏移量，并将阻抗位移偏移量作为补偿值叠加到轨迹点，如果直接在机器人控制系统中添加这一功能时，需要结合机器人控制系统进行深度开发，工作量巨大且可能破坏原有机器人控制系统的稳定性。这时考虑在机器人控制系统之上的非实时系统上实现阻抗控制功能，实现该功能需要考虑非实时系统与实时系统同步的问题，同时实现阻抗控制功能还需要考虑点位下发的时机问题。

因此，亟待设计出一种实现方法，解决在非实时系统进行运动规划和在实际机器人控制器中执行的不同步的问题。

发明内容

本公开提供一种非实时系统和机器人控制器的双插补方法及装置，本公开所要解决的技术问题是克服现有在非实时系统中进行运动规划和在实际机器人控制器中执行的不同步的问题，首先由非实时系统之上集成的工具规划出一段轨迹，再将该段轨迹使用五次多项式插补算法(或采用其他插补算法)进行第一次插补，得到一段较平滑的曲线的轨迹点，然后由第三方模块实时计算当前轨迹点的位移偏移量，将该位移偏移量作为补偿值叠加到由第一次插补计算出的轨迹点上，最后将补偿后的轨迹点逐个发送到机器人控制器，在控制器的插补器中集成的算法进行第二次插补，即可解决在实时系统中进行运动规划和在实际机器人控制器(实时系统)中执行导致的不同步问题。

为了达到上述目的，本公开的方法包括以下步骤：

步骤1，规划出机器人运动的起始点到终止点的第一轨迹点；

步骤2，使用插补算法对第一轨迹点进行第一次插补得到第二轨迹点；

步骤3，在第二轨迹点添加补偿值得到第三轨迹点；

步骤4，按指定时间序列向控制器发送第三轨迹点；

步骤5，第三轨迹点在控制器中进行第二次插补并执行。

进一步地，在步骤1中，规划出机器人运动的起始点到终止点的第一轨迹点的方法为，在非实时系统中，使用非实时系统集成的运动规划工具，载入一个机器人模型，将机器人模型末端拖动到另外一个位置和姿态或随机生成一个机器人末端位姿，然后启用规划功能，规划出起始点到终止点轨迹得到第一轨迹点，最后将轨迹点的关节角、速度和加速度信息进行保存和发布。