一种基于加速度动态配置的空间机器人抖动抑制轨迹规划方法技术

一种基于加速度动态配置的空间机器人抖动抑制轨迹规划方法，属于机器人抖动抑制技术领域。为解决现有的机器人系统容易产生残余抖动，跟踪精度不高，导致机器人无法精确定位；机器人运行不平稳；时延造成的机器人执行任务时间的延长；计算量大，对机器人控制器运算能力要求高的问题，本发明专利技术提出了：根据输入的期望位移及最大加速度限幅预估轨迹段的最小执行周期；根据计算的最小执行周期及给定的轨迹周期确定最终的轨迹周期；根据机器人的运动学及动力学参数和机器人关节刚度参数计算在初始关节角度确定的构型下的机器人系统最低阶的抖动周期；根据轨迹周期，加速时间及抖动周期选择相应的轨迹规划方式。本发明专利技术适用于机器人的抖动抑制领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于机器人抖动抑制
。
技术介绍
随着各国航天技术的发展，空间机器人在未来空间操作中的作用日益重要。空间机器人除了对硬件系统的可靠性提出严苛的要求外，对其规划与控制方法也提出了很高的要求。一般空间机器人的控制与规划相对于传统的地面机器人的难点主要在于:1)空间机器人存在很强的结构柔性，并且空间机器人载体(或基座)的自由漂浮特性使得空间机器人在运动中不仅会产生柔性抖动，而且对其载体的扰动会引起载体位姿的明显变化，从而严重影响空间机器人的位姿精度。2)空间机器人的柔性抖动频率不仅受结构刚度的影响，而且随着机器人关节角度的变化而变化。因此，空间机器人的轨迹规划需要同时考虑结构柔性及机器人构型变化所引起的影响。但现有技术中存在机器人系统中加速度在整个插补周期内不能动态配置，容易产生残余抖动，跟踪精度不高，导致机器人无法精确定位；机器人构型变化时，系统一阶抖动频率变化所引起的变频率轨迹抖动导致的机器人运行不平稳；不能有效克服传统开环输入整形控制所产生的时延，从而造成机器人执行任务时间的延长；计算量大，对机器人控制器运算能力要求高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，以解决针对现有的机器人系统容易产生残余抖动，跟踪精度不高，导致机器人无法精确定位；机器人运行不平稳；时延造成的机器人执行任务时间的延长；计算量大，对机器人控制器运算能力要求高的问题。 本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是:本专利技术所述的，是按照以下步骤实现的:步骤一、根据输入的期望位移Sp及最大加速度限幅am预估轨迹段的最小执行周期tpmin:假设在整个轨迹规划周期内，整个轨迹段以最大加速度幅值的要求进行规划，则期望位移与最大加速度限幅之间存在如下关系:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于加速度动态配置的空间机器人抖动抑制轨迹规划方法，其特征在于所述方法是按照以下步骤实现的：步骤一、根据输入的期望位移Sp及最大加速度限幅am预估轨迹段的最小执行周期tpmin：假设在整个轨迹规划周期内，整个轨迹段以最大加速度幅值的要求进行规划，则期望位移与最大加速度限幅之间存在如下关系：12Sp=12amtpmin2---(1)]]>因此可得，tpmin=Spam---(2);]]>步骤二、根据计算的最小执行周期tpmin及给定的轨迹周期确定最终的轨迹周期tp：若tp0<tpmin,]]>则tp=tpmin=Spam,]]>否则tp=tp0;]]>步骤三、根据机器人的运动学及动力学参数和机器人关节刚度参数计算在初始关节角度q0确定的构型下的机器人系统最低阶的抖动周期τd：首先计算机器人在该构型下的惯量矩阵M(q0)，根据机器人关节刚度矩阵K计算机器人系统的各阶模态频率为：f=12πeig[M(q0)-1K]---(3)]]>其中，频率的单位为Hz，机器人系统最低阶模态频率对应的抖动周期为：τd=1min(f)---(4);]]>步骤四、根据轨迹周期tp，加速时间tacc及抖动周期τd选择相应的轨迹规划方式。...

【技术特征摘要】
1.一种基于加速度动态配置的空间机器人抖动抑制轨迹规划方法，其特征在于所述方法是按照以下步骤实现的: 步骤一、根据输入的期望位移Sp及最大加速度限幅am预估轨迹段的最小执行周期tpmin:假设在整个轨迹规划周期内，整个轨迹段以最大加速度幅值的要求进行规划，则期望位移与最大加速度限幅之间存在如下关系: 2.根据权利要求1所述的一种基于加速度动态配置的空间机器人抖动抑制轨迹规划方法，其特征在于步骤四的所述的规划方式分为: 对于轨迹周期tp，其大小将满足四个分布区间之一，即l)tp > 8 Td,2)8 Td ^ tp >6 τ d，3)6 τ d≥tp > 4 τ d，4)4 τ d ≥tp > 2 τ d ;若tp ≥2 τ d，则将轨迹周期tp的值修正为tp = 2.2 τ d,使之满足上述四个区间之一。3.根据权利要求2所述的一种基于加速度动态配置的空间机器人抖动抑制轨迹规划方法，其特征在于还包括: 步骤四(一)、若轨迹周期tp属于第I)个区间，即tp > 8 τ d，则判断加速时间ta。。是否满足ta。。> 4 τ d这一条件,若满足,则不修正加速时间ta。。的大小； 若不满足，则将加速时间ta。。修正为ta。。= 0.5tp ;然后判断轨迹周期tp与加速时间ta。。的关系；若tp < 2tacc,则将轨迹周期tp修正为tp = 2tacc ;此时将选择规划方式4计算期望轨迹的位置、速度、加速度的具体数值； 步骤四(二)、若轨迹周期tp属于第2)个区间，即8 τ d > tp > 6 τ d，则判断加速时间tacc是否满足ta。。> 3 τ d这一条件,若满足,则不修正加速时间ta。。的大小；若不满足，则将加速时间ta。。修正为ta。。= 0.5tp ;然后判断轨迹周期tp与加速时间ta。。的关系；若tp < 2tacc,则将轨迹周期tp修正为tp = 2tacc ;此时将选择规划方式3计算期望轨迹的位置、速度、加速度的具体数值； 步骤四(三)、若轨迹周期tp属于第3)个区间，即6 τ d≥tp > 4 τ d，则判断加速时间tacc是否满足ta。。> 2 τ d这一条件,若满足,则不修正加速时间ta。。的大小； 若不满足，则将加速时间ta。。修正为ta。。= 0.5tp ;然后判断轨迹周期tp与加速时间ta。。的关系；若tp < 2tacc,则将轨迹周期tp修正为tp = 2tacc ;此时将选择规划方式2计算期望轨迹的位置、速度、加速度的具体数值； 步骤四(四)、若轨迹周期tp属于第4)个区间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘业超，夏进军，刘宏，赵京东，倪风雷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23