[发明专利]一种基于梯形规划的机械臂多关节轨迹时间同步方法

权利要求书

1.一种基于梯形规划的机械臂多关节轨迹时间同步方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、对于包含n个关节的机械臂，其的初始位姿T₀和终点位姿T₁，使用逆解算法计算各个关节的初始角度序列α₁,…,α_n和终点角度序列β₁,…,β_n，其中，n＞1；

步骤2、根据上述计算得到的每个关节的参数：初始角度、终点角度、极限速度和极限加速度，经过经典的梯形轨迹规划方法后，求出每个关节的梯形轨迹参数：加速时间t1₁,…,t1_n、匀速时间t2₁,…,t2_n、减速时间t3₁,…,t3_n、可达最大速度wm₁,…,wm_n、可达最大加速度αm₁，…,αm_n和速度轨迹类型P₁,…,P_n；

P₁,…,P_n为2或者3，表示速度轨迹是2段式轨迹或3段式轨迹；使用梯形轨迹规划方法时设定的加速时间和减速时间相同；

步骤3、计算每个关节的总运行时间，求得n个关节的运行时间T₁,…,T_n；取出n个关节的总运行时间T₁,…,T_n的最大值，记为T_max，设这个总运行时间最长的关节的编号为k；

步骤4、对所有关节梯形轨迹参数进行时间同步处理：

输入为所有关节的短时梯形轨迹参数：加速时间t1₁,…,t1_n、匀速时间t2₁,…,t2_n、减速时间t3₁,…,t3_n、可达最大速度wm₁,…,wm_n、可达最大加速度αm₁，…,αm_n和速度轨迹类型P₁,…,P_n；

输出为所有关节的长时梯形轨迹参数，即修正后的参数值：修正加速时间t1'₁,…,t1'_n、修正匀速时间t2'₁,…,t2'_n、修正减速时间t3'₁,…,t3'_n、修正可达最大速度wm'₁,…,wm'_n、修正可达最大加速度αm'₁，…,αm'_n和速度轨迹类型P'₁,…,P'_n；

对于输入的每一个关节参数，判断其是否属于第k个关节，若其为第k个关节，那么该关节的长时梯形轨迹参数等于短时梯形轨迹参数；若输入的关节不属于第k个关节，判断其速度轨迹类型；当输入关节的速度轨迹为2段式时，该输入关节的长时轨迹参数设置如下：

当输入关节的速度轨迹为3段式时，该输入关节的长时轨迹参数设置如下：

Ω₁，…,Ω_n为极限加速度，是预设值；

步骤5、将步骤4得到的所有关节的长时梯形轨迹参数输入到插补模块并下发到相应的电机即可。