机器人及其关节运动控制方法和装置制造方法及图纸

技术编号:17205975 阅读:20 留言:0更新日期:2018-02-07 19:08
本发明专利技术公开了一种机器人及其关节运动控制方法和装置。该机器人关节运动控制方法包括:获取机器人的目标关节的目标运动类型,其中,目标运动类型为目标关节运动的目的类型,目标运动类型包括点位运动和连续运动;根据目标关节的目标运动类型确定目标关节的运动轨迹计算方法;通过运动轨迹计算方法计算目标关节的运动轨迹;以及控制目标关节按照运动轨迹运动。通过本发明专利技术,解决了相关技术中机器人的关节运动轨迹计算方法单一导致的局限性高的问题。

Robot and its joint motion control method and device

The invention discloses a robot and its joint motion control method and device. Including the robot control method: target joint type robot target motion, get the target type for the target of joint motion objective type, target motion types include point movement and continuous movement; according to the target motion type target joint determination of the target trajectory calculation method of joint trajectory calculation of the target joint; through the motion trajectory calculation method; and the control target of joint motion according to the trajectory. Through the invention, the problem of high limitation caused by the single joint motion trajectory calculation method of robot in the related technology is solved.

【技术实现步骤摘要】
机器人及其关节运动控制方法和装置
本专利技术涉及机器人领域,具体而言,涉及一种机器人及其关节运动控制方法和装置。
技术介绍
轨迹规划就是根据机器人自身任务求得从运动开始位置到目标终点位置之间路径函数。在实际运动控制中,机器人运动关节的位移角度、速度和加速度约束了该运动过程,路径规划的目标是使得机器人的运动过程精确、平稳、无冲击力。机器人的运动可以细分成快速运动和慢速运动。在慢速运动时,路径规划较为简单,只要确保运动的关节角度不超出限制即可,而快速运动时,由于关节动作较快,要求机器人运动时动作连续,不允许出现速度、加速度超出限制或者突变的情况,如果出现严重情况会损坏机械硬件,造成不必要的损失。目前,对不同机器人关节的不同运动情况都采用单一的路径规划方法,现有关节轨迹插值方法为:抛物线法轨迹规划、三次多项式或高次多项式等;两种方法可再细分为过路径点和不过路径点。在机器人运动过程中,某些关节需要实现连续路径作业,而有些关节是点位作业,单纯使用某一种轨迹方法实现运动必然有以下的局限性:第一、过路径点的抛物线法存在多解,且未对加速度曲线加以约束,在实际使用中,机器人系统容易受到冲击、产生振动。第二、高阶多项式法轨迹拟合尽管可以保证速度和加速度曲线平滑连续,但有较多系数需要求解,计算复杂。针对相关技术中机器人的关节运动轨迹计算方法单一导致的局限性高的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种机器人及其关节运动控制方法和装置,以解决机器人的关节运动轨迹计算方法单一导致的局限性高的问题。为了实现上述目的,根据本专利技术的一个方面,提供了一种机器人关节运动控制方法,该方法包括:获取机器人的目标关节的目标运动类型,其中,目标运动类型为目标关节运动的目的类型,目标运动类型包括点位运动和连续运动;根据目标关节的目标运动类型确定目标关节的运动轨迹计算方法;通过运动轨迹计算方法计算目标关节的运动轨迹;以及控制目标关节按照运动轨迹运动。进一步地,根据目标关节的目标运动类型确定目标关节的运动轨迹计算方法包括:如果目标运动类型为点位运动,则确定目标关节的运动轨迹计算方法为抛物线算法,通过运动轨迹计算方法计算目标关节的运动轨迹包括:通过抛物线算法拟合起始位置和终点位置之间的运动轨迹,控制目标关节按照运动轨迹运动包括:控制目标关节按照抛物线算法拟合的起始位置和终点位置之间的运动轨迹运动。进一步地,通过抛物线算法拟合起始位置和终点位置之间的运动轨迹包括:拟合第一运动轨迹为抛物线,其中,第一运动轨迹为通过起始位置起第一预设时间段内以及到达终点位置前的第二预设时间段内的运动轨迹;拟合第二运动轨迹为直线,其中,第二运动轨迹为第一预设时间段的终点与第二预设时间段的起点之间的运动轨迹。进一步地,根据目标关节的目标运动类型确定目标关节的运动轨迹计算方法包括:如果目标运动类型为连续运动,则确定目标关节的运动轨迹计算方法为高阶多项式算法,通过运动轨迹计算方法计算目标关节的运动轨迹包括:通过高阶多项式算法拟合起始位置和终点位置之间的运动轨迹,其中,运动轨迹经过起始位置和终点位置之间的预设路径点,预设路径点为连续运动经过的路径点,控制目标关节按照运动轨迹运动包括:控制目标关节按照高阶多项式算法拟合的起始位置和终点位置之间的运动轨迹运动。进一步地,高阶多项式算法为三次多项式算法。进一步地,三次多项式算法的运动轨迹表达式为:θ(t)=a0+a1t+a2t2+a3t3,其中,a0表示第一系数,a1表示第二系数,a2表示第三系数,a3表示第四系数,t表示时间,θ(t)表示关节运动的角度,通过运动轨迹计算方法计算目标关节的运动轨迹包括:通过预设的约束条件计算第一系数、第二系数、第三系数和第四系数,通过运动轨迹表达式计算目标关节的运动轨迹。进一步地,目标关节包括第一关节和第二关节,第一关节的目标运动类型为点位运动,第二关节的目标运动类型为连续运动,根据目标关节的目标运动类型确定目标关节的运动轨迹计算方法包括:根据第一关节的目标运动类型确定第一关节的运动轨迹计算方法为抛物线算法,根据第二关节的目标运动类型确定第二关节的运动轨迹计算方法为高阶多项式算法。为了实现上述目的,根据本专利技术的另一方面,还提供了一种机器人关节运动控制装置,该装置包括:获取单元,用于获取机器人的目标关节的目标运动类型,其中,目标运动类型为目标关节运动的目的类型,目标运动类型包括点位运动和连续运动;确定单元,用于根据目标关节的目标运动类型确定目标关节的运动轨迹计算方法;计算单元,用于通过运动轨迹计算方法计算目标关节的运动轨迹;以及控制单元,用于控制目标关节按照运动轨迹运动。进一步地,确定单元用于在目标运动类型为点位运动时,确定目标关节的运动轨迹计算方法为抛物线算法,计算单元用于通过抛物线算法拟合起始位置和终点位置之间的运动轨迹,以及控制单元用于控制目标关节按照抛物线算法拟合的起始位置和终点位置之间的运动轨迹运动。进一步地,计算单元包括:第一拟合模块,用于拟合第一运动轨迹为抛物线,其中,第一运动轨迹为通过起始位置起第一预设时间段内以及到达终点位置前的第二预设时间段内的运动轨迹;以及第二拟合模块,用于拟合第二运动轨迹为直线,其中,第二运动轨迹为第一预设时间段的终点与第二预设时间段的起点之间的运动轨迹。进一步地,确定单元用于在目标运动类型为连续运动时,确定目标关节的运动轨迹计算方法为高阶多项式算法,计算单元用于通过高阶多项式算法拟合起始位置和终点位置之间的运动轨迹,其中,运动轨迹经过起始位置和终点位置之间的预设路径点,预设路径点为连续运动经过的路径点,控制单元用于控制目标关节按照高阶多项式算法拟合的起始位置和终点位置之间的运动轨迹运动。进一步地,高阶多项式算法为三次多项式算法。进一步地,三次多项式算法的运动轨迹表达式为:θ(t)=a0+a1t+a2t2+a3t3,其中,a0表示第一系数,a1表示第二系数,a2表示第三系数,a3表示第四系数,t表示时间,θ(t)表示关节运动的角度,计算单元包括:第一计算模块,用于通过预设的约束条件计算第一系数、第二系数、第三系数和第四系数,第二计算模块,用于通过运动轨迹表达式计算目标关节的运动轨迹。进一步地,目标关节包括第一关节和第二关节,第一关节的目标运动类型为点位运动,第二关节的目标运动类型为连续运动,确定单元包括:第一确定模块,用于根据第一关节的目标运动类型确定第一关节的运动轨迹计算方法为抛物线算法,第二确定模块,用于根据第二关节的目标运动类型确定第二关节的运动轨迹计算方法为高阶多项式算法。为了实现上述目的,根据本专利技术的另一方面,还提供了一种机器人,该机器人包括:本专利技术的机器人关节运动控制装置。本专利技术通过获取机器人的目标关节的目标运动类型,其中,目标运动类型为目标关节运动的目的类型,目标运动类型包括点位运动和连续运动;根据目标关节的目标运动类型确定目标关节的运动轨迹计算方法;通过运动轨迹计算方法计算目标关节的运动轨迹;以及控制目标关节按照运动轨迹运动,解决了机器人的关节运动轨迹计算方法单一导致的局限性高的问题,进而达到了灵活控制机器人的关节运动轨迹的效果。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解,本专利技术的示意性实施例及本文档来自技高网...
机器人及其关节运动控制方法和装置

【技术保护点】
一种机器人关节运动控制方法,其特征在于,包括:获取机器人的目标关节的目标运动类型,其中,所述目标运动类型为所述目标关节运动的目的类型,所述目标运动类型包括点位运动和连续运动;根据所述目标关节的目标运动类型确定所述目标关节的运动轨迹计算方法;通过所述运动轨迹计算方法计算所述目标关节的运动轨迹;以及控制所述目标关节按照所述运动轨迹运动。

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节运动控制方法,其特征在于,包括:获取机器人的目标关节的目标运动类型,其中,所述目标运动类型为所述目标关节运动的目的类型,所述目标运动类型包括点位运动和连续运动;根据所述目标关节的目标运动类型确定所述目标关节的运动轨迹计算方法;通过所述运动轨迹计算方法计算所述目标关节的运动轨迹;以及控制所述目标关节按照所述运动轨迹运动。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述目标关节的目标运动类型确定所述目标关节的运动轨迹计算方法包括:如果所述目标运动类型为所述点位运动,则确定所述目标关节的运动轨迹计算方法为抛物线算法,通过所述运动轨迹计算方法计算所述目标关节的运动轨迹包括:通过抛物线算法拟合起始位置和终点位置之间的运动轨迹,控制所述目标关节按照所述运动轨迹运动包括:控制所述目标关节按照所述抛物线算法拟合的起始位置和终点位置之间的运动轨迹运动。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,通过所述抛物线算法拟合起始位置和终点位置之间的运动轨迹包括:拟合第一运动轨迹为抛物线,其中,所述第一运动轨迹为通过所述起始位置起第一预设时间段内以及到达所述终点位置前的第二预设时间段内的运动轨迹;拟合第二运动轨迹为直线,其中,所述第二运动轨迹为所述第一预设时间段的终点与所述第二预设时间段的起点之间的运动轨迹。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述目标关节的目标运动类型确定所述目标关节的运动轨迹计算方法包括:如果所述目标运动类型为所述连续运动,则确定所述目标关节的运动轨迹计算方法为高阶多项式算法,通过所述运动轨迹计算方法计算所述目标关节的运动轨迹包括:通过高阶多项式算法拟合起始位置和终点位置之间的运动轨迹,其中,所述运动轨迹经过所述起始位置和所述终点位置之间的预设路径点,所述预设路径点为所述连续运动经过的路径点,控制所述目标关节按照所述运动轨迹运动包括:控制所述目标关节按照所述高阶多项式算法拟合的起始位置和终点位置之间的运动轨迹运动。5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述高阶多项式算法为三次多项式算法。6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述三次多项式算法的运动轨迹表达式为:θ(t)=a0+a1t+a2t2+a3t3,其中,a0表示第一系数,a1表示第二系数,a2表示第三系数,a3表示第四系数,t表示时间,θ(t)表示关节运动的角度,通过所述运动轨迹计算方法计算所述目标关节的运动轨迹包括:通过预设的约束条件计算所述第一系数、所述第二系数、所述第三系数和所述第四系数,通过所述运动轨迹表达式计算所述目标关节的运动轨迹。7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标关节包括第一关节和第二关节,所述第一关节的目标运动类型为所述点位运动,所述第二关节的目标运动类型为所述连续运动,根据所述目标关节的目标运动类型确定所述目标关节的运动轨迹计算方法包括:根据所述第一关节的目标运动类型确定所述第一关节的运动轨迹计算方法为抛物线算法,根据所述第二关节的目标运动类型...

【专利技术属性】
技术研发人员:不公告发明人
申请(专利权)人:深圳光启合众科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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