[发明专利]基于共直流母线节能优化的机械臂轨迹控制方法以及系统

权利要求书

1.基于共直流母线节能优化的六轴机械臂轨迹规划控制方法，其特征在于，

包括以下步骤：

第一步，获取六轴机械臂关节电机运行过程中驱动系统需提供的能量数据；

第二步，通过预先构建的母线电容设计模型，并基于共直流母线电力电子拓扑特性，对第一步中的能量数据进行处理，得到母线电容值；

第三步，根据第二步中的母线电容值，获取基于共直流母线电力电子拓扑的六轴机械臂控制结构参数；

第四步，根据第三步中的六轴机械臂控制结构参数，并利用预先构建的轨迹规划模型，得到六轴机械臂的运动轨迹，从而实现基于共直流母线节能优化的六轴机械臂轨迹规划控制。

2.如权利要求1所述的基于共直流母线节能优化的六轴机械臂轨迹规划控制方法，

其特征在于，

所述第一步中，六轴机械臂关节电机运行过程中驱动系统需提供的能量数据为E_m，其满足驱动机械臂关节的最大能量，其中六轴关节电机都需要达到最大速度，其具体的计算公式如下：

其中，m表示机械臂自身质量，g表示重力加速度，h表示机械臂工作半径，v_imax表示五次多项式轨迹规划中机械臂关节电机i的运行最大速度，v_imin表示关节电机i的运行最小速度。

3.如权利要求2所述的基于共直流母线节能优化的六轴机械臂轨迹规划控制方法，

其特征在于，

所述第二步中，母线电容设计模型中用于计算母线电容值的公式如下：

其中，C_F表示母线电容值，U_max表示母线上的工作电压保护最大阈值，U_min表示母线上的工作电压保护最小阈值，ρ_i表示关节电机i的过载系数，E_mi表示机械臂关节电机i的运行过程中驱动系统需提供的能量，E_c表示机械臂关节电机运行过程中直流母线电容提供的能量；

关节电机的过载系数，根据机械臂关节电机工作一周期的功率变化曲线进行计算，其计算公式如下：

其中，ρ_i表示关节电机i的过载系数，E_mi表示机械臂关节电机i的运行过程中驱动系统需提供的能量，E_c表示机械臂关节电机运行过程中直流母线电容提供的能量。

4.如权利要求3所述的基于共直流母线节能优化的六轴机械臂轨迹规划控制方法，

其特征在于，

机械臂关节电机运行过程中直流母线电容提供的能量E_c的计算公式如下：

其中，C_F表示母线电容值，U_max表示母线上的工作电压保护最大阈值，U_min表示母线上的工作电压保护最小阈值。

5.如权利要求1所述的基于共直流母线节能优化的六轴机械臂轨迹规划控制方法，

其特征在于，

所述第三步中，六轴机械臂控制结构参数包括某段轨迹的起点、终点、起始时刻t_s、终止时刻t_e以及相应的约束条件；

相应的约束条件为六个，其包括起始时刻t_s处的角位移、角速度和角加速度，终止时刻t_e处的角位移、角速度和角加速度，其表达式如下：

其中，θ(t_s)为起始时刻t_s处的轨迹位移，θ(t_e)为终止时刻t_e处的轨迹位移，θ_s、v_s、a_s分别为起始时刻t_s处的角位移、角速度和角加速度，θ_e、v_e、a_e分别为终止时刻t_e处的角位移、角速度和角加速度。