[发明专利]一种机器人控制装置及控制方法

说明书

本申请适用于机器人控制技术领域，提供了一种机器人控制装置及方法，所述装置包括：寿命控制模块和运动控制模块，其中，轨迹规划单元，用于获得规划运动轨迹、规划速度、规划加速度；转矩获取单元，用于通过机器人动力学模型，获得各关节的输出转矩；寿命获取单元，用于获得关键零部件的估计寿命；轨迹优化单元，用于通过非线性优化方法进行迭代，获得最优速度和最优加速度；运动控制模块，用于进行插补点法矢运算并控制机器人运动。本发明通过在已知运动轨迹的下，通过非线性优化方法，以路径时间最优为目标，以关节零部件期望寿命为约束，优化各关节原本设定的速度和加速度，获得最优关节速度和加速度的功能，可有效保证关键零件寿命。

技术领域

本申请属于机器人控制技术领域，尤其涉及一种机器人控制装置及控制方法。

背景技术

目前机器人控制设备厂商在设置机器人出厂关节速度和加速度时，往往设置为关节所能达到的最大速度和加速度，而不考虑按照该速度和加速度长久运行时对关键零件寿命的影响，导致关键零件寿命缩短，增加用户的维护成本。

现有技术通过仿真来执行机器人的动作程序，计算机器人的各轴减速机的旋转速度以及对该各轴减速机施加的负荷；存储部，其将各轴减速机的旋转速度以及对各轴减速机施加的负荷按照时间序列关联存储；减速机寿命计算部，其基于各轴减速机的旋转速度以及对各轴减速机施加的负荷，计算各轴减速机的寿命，通过循环减小速度直到满足减速机寿命要求。

现有技术仅考虑了减速机的寿命和降低速度，并不能得到最优化的速度和加速度，从而获得相对保守的设置，对于保证关键零件寿命存在不足。

发明内容

本申请实施例提供了一种机器人控制装置及控制方法，可以解决现有技术仅考虑了减速机的寿命和降低速度，并不能得到最优化的速度和加速度，从而获得相对保守的设置，对于保证关键零件寿命存在不足的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种机器人控制装置，所述装置包括：寿命控制模块和运动控制模块，所述寿命控制模块包括轨迹优化单元、轨迹规划单元、转矩获取单元和寿命获取单元，其中，

轨迹规划单元，用于根据初始速度和初始加速度，进行运动规划，获得规划运动轨迹、规划速度、规划加速度；

转矩获取单元，用于根据所述规划运动轨迹、规划速度、规划加速度，通过机器人动力学模型，获得各关节的输出转矩；

寿命获取单元，用于根据所述规划运动轨迹和各关节的输出转矩，通过关键零部件寿命估计经验公式，获得关键零部件的估计寿命；

轨迹优化单元，用于在当前运动轨迹下，根据关键零部件的预期寿命、初始速度和初始加速度，以通过路径的时间最优为目的，通过非线性优化方法进行迭代，获得最优速度和最优加速度；若所述关键零部件的估计寿命大于等于预期寿命，则输出所述规划运动轨迹、最优速度和最优加速度至运动控制模块；

运动控制模块，用于根据接收到的所述规划运动轨迹、最优速度和最优加速度，进行插补点法矢运算并控制机器人运动。

进一步地，所述非线性优化方法包括遗传算法。

进一步地，所述关键零部件包括谐波减速机、RV减速机、同步带、行星减速机和伺服电机。

第二方面，本申请实施例提供了一种机器人控制方法，所述方法包括：

获取当前运动轨迹、关键零部件的预期寿命、初始速度和初始加速度；

根据所述初始速度和初始加速度，进行运动规划，获得规划运动轨迹、规划速度、规划加速度；

根据所述规划运动轨迹、规划速度、规划加速度，通过机器人动力学模型，获得各关节的输出转矩；

根据所述规划运动轨迹和各关节的输出转矩，通过关键零部件寿命估计经验公式，获得关键零部件的估计寿命；