[发明专利]曲柄机构中从动件的速度与频率独立控制方法及装置

说明书

本申请提供一种曲柄机构中从动件的速度与频率独立控制方法及装置，独立控制方法包括：设置从动件的期望运动频率以及从动件通过预设位置的期望运动速度；根据从动件与主动件的约束关系，计算得到从动件的期望运动频率以及从动件通过预设位置的期望运动速度对应的主动件的角度和角速度；采用从动件的期望运动频率、从动件通过预设位置的期望运动速度、与从动件的期望运动频率和从动件通过预设位置的期望运动速度相对应的主动件的角度和角速度以及与从动件的期望运动频率等频率的三角函数对主动件的运动进行控制；通过对主动件运动的控制完成对从动件的速度与频率的独立控制。本申请能够提高曲柄机构的适应性、灵活性和鲁棒性。

技术领域

本申请属于机器人技术领域，具体涉及一种曲柄机构中从动件的速度与频率独立控制方法及装置。

背景技术

曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构等曲柄机构能够实现旋转运动与往复运动的相互转换，在机械行业得到了广泛应用。曲柄机构的传统控制方式是主动件曲柄以恒定的角速度运转，而从动件摇杆和滑块都以固定的频率和速度曲线进行响应。如果需要调整从动件的速度和频率之间的约束关系，则需要重新设计和调整连杆的杆长参数。传统的控制方式无法实现从动件速度与频率的独立控制，这就导致曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构的功能过于单一，且适应性和鲁棒性较差。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种曲柄机构中从动件的速度与频率独立控制方法及装置。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种曲柄机构中从动件的速度与频率独立控制方法，其包括以下步骤：

设置从动件的期望运动频率以及从动件通过预设位置的期望运动速度；

根据从动件与主动件的约束关系，计算得到与从动件的期望运动频率以及从动件通过预设位置的期望运动速度相对应的主动件的角度和角速度；

采用从动件的期望运动频率、从动件通过预设位置的期望运动速度、与从动件的期望运动频率和从动件通过预设位置的期望运动速度相对应的主动件的角度和角速度以及与从动件的期望运动频率等频率的三角函数对主动件的运动进行控制；

通过对主动件运动的控制完成对从动件的速度与频率的独立控制。

上述曲柄机构中从动件的速度与频率独立控制方法中，所述根据从动件与主动件的约束关系，计算得到从动件的期望运动频率以及从动件通过预设位置的期望运动速度对应的主动件的角度和角速度的过程为：

从动件与主动件的约束关系通过以下约束函数来体现：

y＝f₁(θ)，

约束函数的反函数为：

式中，y表示从动件的位置，v表示从动件的速度，θ表示主动件的角度，表示主动件的角速度；

根据约束函数的反函数以及从动件的期望运动频率和从动件通过预设位置的期望运动速度，得到与从动件的期望运动频率和从动件通过预设位置的期望运动速度相对应的主动件的角度和角速度为：

式中，f_r表示从动件的期望运动频率，y_r表示预设位置，v_r表示从动件通过预设位置y_r的期望运动速度；