機器人中實現同步ptp運動的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機器人中實現同步點到點PTP運動的方法及裝置，該方法包括：根據機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，選取所述n軸機器人中運動時間最大的軸為基準軸；確定基準軸實際的最大加速度；根據基準軸實際的最大加速度，確定基準軸的速度規(guī)劃；按照位移比例確定機器人中剩余軸的速度規(guī)劃。通過上述方式，本發(fā)明能夠以較小的計算量完成同步PTP的規(guī)劃，且保證機器人各軸的運動時間嚴格一致。
【專利說明】機器人中實現同步PTP運動的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人【技術領域】，特別是涉及一種機器人中實現PTP運動的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在工業(yè)機器人控制中，點對點(PTP，Point to Point)運動一般要求為同步PTP運動，即機器人的所有軸同時啟動，同時停止。相比異步PTP運動，機器人在同步PTP運動中到達目標點所花費的時間和在異步PTP運動中到達目標點所花費的時間相同；但是，在同步PTP運動中，機器人的各軸的運動速度和加速度可以更小。所以同步PTP運動相比異步PTP，機器人的各軸的負載更小，對機械的沖擊更小，同時也更安全。
[0003]為了實現同步PTP運動，現有技術的方法是，先將每個軸的運動都單獨按照其要求的動態(tài)特性進行軌跡規(guī)劃，得到每個軸單獨的運動時間，選取這些時間中的最大時間，然后再以該最大時間分別對每個軸進行滿足這個最大時間的軌跡規(guī)劃。以S型速度規(guī)劃為例，現有技術方法可以先將每個軸按照每個軸要求的速度、加速度、加加速度以及位移進行規(guī)劃，得到每個軸的運動時間。選取這些時間中的最大者，然后再以該最大時間分別對每個軸進行滿足這個最大時間的軌跡規(guī)劃。具體的規(guī)劃方法可以通過搜索的方式，即通過二分搜索的方法找到一個S型速度規(guī)劃勻速階段的速度，使得整個S型速度規(guī)劃規(guī)劃出來的時間和要求的時間之差小于一個誤差值。由于采用了搜索的方式，這個由給點時間來規(guī)劃軌跡的方法計算量也會比較大，使得整個同步規(guī)劃的計算量也會變得比較大。
[0004]上述方法中，如果規(guī)劃一個同步PTP運動，那么每個軸都要進行一次規(guī)定最大速度的規(guī)劃，以及一次規(guī)定運動時間的規(guī)劃，計算量非常大。在機器人控制的實時規(guī)劃過程中，上述方法可能會導致在一個插補周期內無法完成軌跡點的生成。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種機器人中實現PTP運動的方法及裝置，能夠以較小的計算量完成同步PTP的規(guī)劃，且保證機器人各軸的運動時間嚴格一致。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是:提供一種機器人中實現同步點到點PTP運動的方法，包括:根據η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，選取所述η軸機器人中運動時間最大的軸為基準軸k,并確定所述基準軸實際的最大加速度，η為大于等于2的自然數，k是小于等于η的自然數；根據所述基準軸實際的最大加速度，確定所述基準軸的速度規(guī)劃；根據所述基準軸的速度規(guī)劃，按照位移比例確定所述η軸機器人中剩余軸的速度規(guī)劃，所述位移比例是指所述基準軸與所述剩余軸的動態(tài)特性物理量之間的比值等于所述基準軸與所述剩余軸預設的從起點到終點的最大位移之間的比值；根據所述基準軸的速度規(guī)劃和所述η軸機器人中剩余軸的速度規(guī)劃，控制所述η軸機器人平穩(wěn)運動。
[0007]其中，所述η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件包括:每個軸預設的所能達到的最大速度\和每個軸預設的所能達到的最大加速度Ai, i等于1、2、…、η。
[0008]其中，所述根據η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，選取所述η軸機器人中運動時間最大的軸為基準軸的步驟，包括:計算所述η軸機器人中每個軸的運動時間，其中，所述每個軸的運動時間等于所述每個軸預設的從起點到終點的最大位移31的絕對值除以所述每個軸預設的所能達到的最大速度Vi ;選取所述計算的η軸機器人中每個軸的運動時間中運動時間最大的軸為所述基準軸k，即k = { i I
【權利要求】
1.一種機器人中實現同步點到點PTP運動的方法，其特征在于，包括: 根據η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，選取所述η軸機器人中運動時間最大的軸為基準軸k,并確定所述基準軸實際的最大加速度，η為大于等于2的自然數，k是小于等于η的自然數； 根據所述基準軸實際的最大加速度，確定所述基準軸的速度規(guī)劃； 根據所述基準軸的速度規(guī)劃，按照位移比例確定所述η軸機器人中剩余軸的速度規(guī)劃，所述位移比例是指所述基準軸與所述剩余軸的動態(tài)特性物理量之間的比值等于所述基準軸與所述剩余軸預設的從起點到終點的最大位移之間的比值； 根據所述基準軸的速度規(guī)劃和所述η軸機器人中剩余軸的速度規(guī)劃，控制所述η軸機器人平穩(wěn)運動。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件包括:每個軸預設的所能達到的最大速度Vi和每個軸預設的所能達到的最大加速度Ayi等于l、2、...、n。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，選取所述η軸機器人中運動時間最大的軸為基準軸的步驟，包括: 計算所述η軸機器人中每個軸的運動時間，其中，所述每個軸的運動時間等于所述每個軸預設的從起點到終點的最大位移Si的絕對值除以所述每個軸預設的所能達到的最大速度Vi ; 選取所述計算的η軸機器 人中每個軸的運動時間中運動時間最大的軸為所述基準軸k,即
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定所述基準軸實際的最大加速度的步驟，包括: 計算所述η軸機器人中每個軸的第一比值，所述第一比值等于所述每個軸預設的從起點到終點的最大位移Si的絕對值除以每個軸預設的所能達到的最大加速度Ai ； 根據計算的所述η軸機器人中每個軸的第一比值，確定所述第一比值中最大第一比值所對應的軸預設的所能達到的最大加速度Ai ； 根據已確定的所述最大第一比值所對應的軸預設的所能達到的最大加速度Ai,按照位移比例確定所述基準軸實際的最大加速度A' k，即4
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述基準軸的速度規(guī)劃，按照位移比例確定所述η軸機器人中剩余軸的速度規(guī)劃的步驟，包括: 根據所述基準軸的速度規(guī)劃中的位移Sk (t)，按照位移比例確定所述η軸機器人中剩余 g.軸的速度規(guī)劃中的位移
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件還包括每個軸預設的所能達到的最大加加速度Λ。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，選取所述η軸機器人中運動時間最大的軸為基準軸k，并確定所述基準軸實際的最大加速度的步驟，包括:根據所述η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，選取所述η軸機器人中運動時間最大的軸為基準軸k，并確定所述基準軸實際的最大加速度和實際的最大加加速度。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述確定所述基準軸實際的最大加加速度的步驟，包括: 計算所述η軸機器人中每個軸的第二比值，所述第二比值等于所述每個軸預設的從起點到終點的最大位移Si的絕對值除以每個軸預設的所能達到的最大加加速度Ji ； 根據計算的所述η軸機器人中每個軸的第二比值，確定所述第二比值中最大第二比值所對應的軸預設的所能達到的最大加加速度Ji ; 根據已確定的所述最大第二比值所對應的軸預設的所能達到的最大加加速度Ji,按照位移比例確定所述基準軸實際的最大加加速度J1/，即
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據所述基準軸實際的最大加速度，確定所述基準軸的速度規(guī)劃的步驟，包括:根據所述基準軸實際的最大加速度和實際的最大加加速度，確定所述基準軸的速度規(guī)劃。
10.一種機器人中實現同步點到點PTP運動的裝置，其特征在于，所述裝置包括: 選取模塊，用于根據η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，選取所述η軸機器人中運動時間最大的軸為基準軸k，η為大于等于2的自然數，k是小于等于η的自然數； 第一確定模塊，用于根據所述η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，確定所述基準軸實際的最大加速度； 第二確定模塊，用于根據所述基準軸實際的最大加速度，確定所述基準軸的速度規(guī)劃； 第三確定模塊，用于根據所述基準軸的速度規(guī)劃，按照位移比例確定所述η軸機器人中剩余軸的速度規(guī)劃，所述位移比例是指所述基準軸與所述剩余軸的動態(tài)特性物理量之間的比值等于所述基準軸與所述剩余軸預設的從起點到終點的最大位移之間的比值； 控制模塊，用于根據所述基準軸的速度規(guī)劃和所述η軸機器人中剩余軸的速度規(guī)劃，控制所述η軸機器人平穩(wěn)運動。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件包括:每個軸預設的所能達到的最大速度Vi和每個軸預設的所能達到的最大加速度Ai, i等于1、2、…、η。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述選取模塊包括: 第一計算單元，用于計算所述η軸機器人中每個軸的運動時間，其中，所述每個軸的運動時間等于所述每個軸預設的從起點到終點的最大位移Si的絕對值除以所述每個軸預設的所能達到的最大速度Vi ； 選取單元，用于選取所述計算的η軸機器人中每個軸的運動時間中運動時間最大的軸為所述基準軸 k,即
13.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述第一確定模塊包括: 第二計算單元，用于計算所述η軸機器人中每個軸的第一比值，所述第一比值等于所述每個軸預設的從起點到終點的最大位移Si的絕對值除以每個軸預設的所能達到的最大加速度Ai ； 第一確定單元，用于根據計算的所述η軸機器人中每個軸的第一比值，確定所述第一比值中最大第一比值所對應的軸預設的所能達到的最大加速度Ai ； 第二確定單元，用于根據已確定的所述最大第一比值所對應的軸預設的所能達到的最大加速度Ai,按照位移比例確定所述基準軸實際的最大加速度A' k，即
14.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第三確定模塊具體用于根據所述基準軸的速度規(guī)劃中的位移Sk (t)，按照位移比例確定所述η軸機器人中剩余軸的速度規(guī)劃中的位移
15.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件還包括每個軸預設的所能達到的最大加加速度Λ。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括:第四確定模塊，所述第四確定模塊用于根據所述η軸機器人中每個軸預設的動態(tài)特性物理量的最大值條件，確定所述基準軸實際的最大加加速度。
17.根據權利要求16所述的裝置，其特征在于，所述第四確定模塊包括: 第三計算單元，用于計算所述η軸機器人中每個軸的第二比值，所述第二比值等于所述每個軸預設的從起點到終點的最大位移Si的絕對值除以每個軸預設的所能達到的最大加加速度Ji ; 第三確定單元，用于根據計算的所述η軸機器人中每個軸的第二比值，確定所述第二比值中最大第二比值所對應的軸預設的所能達到的最大加加速度Ji ; 第四確定單元，用于根據已確定的所述最大第二比值所對應的軸預設的所能達到的最大加加速度Ji,按照位移比例確定所述基準軸實際的最大加加速度Jk’，即
18.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述第二確定模塊還用于根據所述基準軸實際的最大加速度和實際的最大加加速度,確定所述基準軸的速度規(guī)劃。
【文檔編號】G05B13/04GK103853043SQ201210507592
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權日:2012年11月30日
【發(fā)明者】葉根 申請人:北京配天大富精密機械有限公司