The invention relates to a robot vibration controller based on trajectory optimization and a method thereof. The utility model solves the problem of structural vibration caused by mechanical connecting rod and transmission element in the course of operation of the existing industrial robot. The controller comprises a task input module, an adjustment module and a control output module. Through the adjustment of the robot trajectory planning task, reduce the robot running time on vibration range, slowing the robot because of vibration caused by flexible system, so as to ensure the continuous and steady operation of the robot, improve the robot's working precision.
【技术实现步骤摘要】
一种基于轨迹优化的机器人振动控制器及方法
本专利技术涉及一种工业机器人控制
,尤其是涉及一种减少振动的基于轨迹优化的机器人振动控制器及方法。
技术介绍
工业机器人的控制目标包含对操作工具的快速和准确操作。然而由于机器人系统连杆构件及驱动原件具有的柔性特征,工业机器人在运行过程中容易面临结构性振动的问题,尤其是在机器人处于刚性较弱的位形结构、机器人作业的运动范围较大和速度较快的情况下。这一问题将引发机器人末端执行器非受控的运动,对工业机器人的作业精度产生较大的影响,不利于机器人系统的稳定运行,影响工业机器人的性能。此外,运行过程中的非受控运动也对工业机器人的运行安全产生影响,不利于生产作业的平稳进行。现有机器人减震控制技术大致分为两类:通过增设机械装置来实现对机器人运行的减振控制和构建反馈控制器来实现对机器人系统的振动控制。前者通过在机器人系统中增加额外的机械结构,改善机器人的动力学特性,从而改善机器人运行过程中的振动现象。例如,申请公布号为CN102829118A中的专利技术专利,公开了一种机器人耗能减振方法及实现装置。这种通过机械装置实现减震控制的方法,需要系统增加额外的硬件,增加了系统复杂度和成本。并且设计方法需要根据机器人系统具体机械特性进行复杂的运算,不具备普遍性,难以广泛应用。构建反馈控制器的减振控制方法多利用加速度/振动传感器来获取机器人的运行状态,并通过复杂的控制算法构建反馈控制器来实现对机器人系统的振动控制,例如请公布号为CN106094528A中的专利技术专利。这类方法的控制器结构和设计过程较为复杂,对控制器的运算能力要求较高,不利 ...
【技术保护点】
一种基于轨迹优化的机器人振动控制器,其特征在于包括依次相连的任务输入模块、调整模块、控制输出模块,调整模块包括依次相连的轨迹规划单元、运动学求解单元、振动检测单元和轨迹优化单元,任务输入模块与轨迹规划单元相连,轨迹优化单元与控制输出模块相连;轨迹规划单元:根据输入的操作任务,生成末端执行器在操作空间离散化的操作任务坐标序列;运动学求解单元:根据操作任务坐标序列,执行运动学逆解计算,生成控制机器人运动所需的关节位形指令序列;振动检测单元:根据关节位形指令序列通过差分运算获得机器人执行操作任务所需的关节速度曲线,并根据各个关节的共振速度核心区间,判断相应关节是否引发系统振动;轨迹优化单元:根据判断结果对振动区间段的速度轨迹进行优化调整。
【技术特征摘要】
1.一种基于轨迹优化的机器人振动控制器,其特征在于包括依次相连的任务输入模块、调整模块、控制输出模块,调整模块包括依次相连的轨迹规划单元、运动学求解单元、振动检测单元和轨迹优化单元,任务输入模块与轨迹规划单元相连,轨迹优化单元与控制输出模块相连;轨迹规划单元:根据输入的操作任务,生成末端执行器在操作空间离散化的操作任务坐标序列;运动学求解单元:根据操作任务坐标序列,执行运动学逆解计算,生成控制机器人运动所需的关节位形指令序列;振动检测单元:根据关节位形指令序列通过差分运算获得机器人执行操作任务所需的关节速度曲线,并根据各个关节的共振速度核心区间,判断相应关节是否引发系统振动;轨迹优化单元:根据判断结果对振动区间段的速度轨迹进行优化调整。2.一种基于轨迹优化的机器人振动控制方法,采用权利要求1中的控制器,其特征是包括以下步骤:S1.确定机器人各关节共振速度调节区间;S2.根据输入操作任务生成操作任务轨迹;S3.对任务轨迹进行运动学求解,获得控制机器人运动所需的关节位形指令序列;S4.根据关节位形指令序列对各关节振动进行预判断;S5.对关节在振动区间段的速度曲线进行优化调整;S6.根据优化后的速度曲线转换成关节位形指令序列。3.根据权利要求2所述的一种基于轨迹优化的机器人振动控制方法,其特征是步骤S1中各关节共振速度调节区间的获取步骤包括:S11.根据机器人系统固有振动系数计算得到共振速度v0,根据机器人刚性和机械系数获得共振速度核心区间[v10v20];S12.根据共振速度核心区间[v10v20]设定关节的共振速度调节区间[v1v2]。4.根据权利要求2所述的一种基于轨迹优化的机器人振动控制方法,其特征是步骤S2中操作任务轨迹生成步骤包括:S21.根据输入的操作任务生成操作任务空间内末端执行器连续运动的轨迹曲线;S22.将运动轨迹曲线离散化,获得操作任务空间内的任务位置/姿态目标点序列。5.根据权利要求4所述的一种基于轨迹优化的机器人振动控制方法,其特征是步骤S3中关节位形指令序列获取具体过程为:根据机器人系统的结构参数,对任务位置/姿态目标点序列进行运动学求解,得到机器人操作任务所对应的关节空间位形坐标,将关节空间位形坐标作为关节空间位形指令序列。6.根据权利要求5所述的一种基于轨迹优化的机器人振动控制方法,其特征是步骤S4中对各关节振动进行预判断的具体过程包括:S41.根据关节空间位形指令序列,通过差分运算获得相应关节运动对应的速度,并生成速度曲线;S42.根据获得的共振速度核心区间,检测是否有关节的运动速度进入共振速度核心区间并发生共振;S43.若有则确定相应关节在进入和离开共振速度调节区间时该关节位形坐标、关节速度和关节加速度。7.根据权利要求6所述的一种基于轨迹优化的机器人振动控制方法,其特征是步骤S5中优化调整的具体步骤包括:S51.记关节速度曲线在共振速度v0时对应的关节坐标p0,关节加速度a0...
【专利技术属性】
技术研发人员:李正刚,徐进荣,陈立,金晶,黄川,陈鹏,
申请(专利权)人:杭州新松机器人自动化有限公司,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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