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一种工业机器人动态调速的全局时间最优轨迹规划方法

来源: 时间:2022-07-03 17:14:25 浏览次数:

工业机器人轨迹规划,是根据作业任务要求,计算规划机器人运动过程中每个时刻的位置、速度、加速度信息。工业机器人即可在笛卡尔空间轨迹规划,也可以在关节空间进行规划。笛卡尔空间轨迹规划的主要优点是空间轨迹确定,能够完成特定的作业需要,缺点是与关节空间中的各关节速度、加速度是非线性关系,且容易发生奇异。而关节空间轨迹规划的主要优点就是不会发生奇异,轨迹规划相对容易,缺点是笛卡尔空间的轨迹无法确定。

已知的机器人轨迹规划技术主要单独集中于笛卡尔空间轨迹规划或集中于关节空间轨迹规划,解决其中的技术难题,很少有将关节空间和笛卡尔空间联合起来进行轨迹规划作业。但由于工业机器人是由多个关节串联或并联组成,每个关节都有固定的运动范围和转动能力。而且由于工业机器人笛卡尔空间与关节空间的非线性关系,当机器人在工作空间作业时,关节空间的各关节的速度、加速度是否超限及超限后如何动态调速避免其超限是一项重要难题。

在专利公开号为108333968A的机器人单步运动轨迹规划方法中,提出了提前检测轨迹点的位置、速度、加速度,遇到关节超限故障能够安全停止,避免机器人的硬停止现象。该方法的优点是可以提前检测关节空间是否超限,并通过算法将其安全停止,但缺点是只是提前检测并安全停止,并没有实现轨迹的动态调速让其避免超限并正常运行的功能。

本发明所解决的技术问题在于提供一种工业机器人动态调速的全局时间最优轨迹规划方法,随着轨迹点的计算运行,根据提出的搜索范围实时检测后面轨迹点的位置、速度、加速度信息,检测到关节速度、加速度超限后,在线动态调速并优化之前的轨迹,使其在保证轨迹不变的前提下,同时满足笛卡尔空间和关节空间的运动约束条件,避免机器人运动过程中的超限问题。

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