一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划方法及系统，该方法包括：接收直线运动参数；计算期望位置点与初始位置点之间路径长度S；设定速度时间曲线，按预设规则在速度时间曲线上设置插补点；计算插补点对应的插补总距离Snum，插补点对应的插补距离为以该插补点在速度时间曲线上对应的插补速度匀速运行至相邻下一个插补点的距离，插补点与其之前所有插补点对应的插补距离累加得到该插补点对应的插补总距离Snum；结合插补点对应的插补总距离Snum占路径长度S的百分比、初始位置点位姿以及期望位置点位姿计算以笛卡尔空间坐标表示的相应的插补点位姿；由插补点位姿逆解出相应插补点的关节角度。该方法可方便地求取机械臂末端在设定时刻的位姿。

A practical linear motion trajectory planning method and system for industrial six axis manipulator

The invention discloses a practical method and system of linear motion trajectory planning for industrial six axis manipulator, which includes receiving linear motion parameters, calculating the path length S between the desired position point and the initial position point, setting the speed and time curve, setting interpolation points on the speed time curve according to the preset rule, and calculating the interpolation. The interpolation distance corresponding to the interpolation point is the distance of the interpolation point corresponding to the interpolation point at the speed time curve to the distance of the next interpolation point, and the interpolation distance corresponding to all the previous interpolation points is added to the interpolation distance corresponding to the interpolation point, and the interpolation distance corresponding to the interpolation points is added to the interpolation distance corresponding to the interpolation points, Snum. The percentage of the total distance Snum of the patch, the position position of the initial position point and the position of the desired position point, and the position of the desired position point position are calculated in the Cartesian space coordinates, and the joint angles of the corresponding interpolation points are solved by the inverse position of the interpolation points. This method can conveniently get the pose of the end of the manipulator at the set time.

【技术实现步骤摘要】
一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划方法及系统
本专利技术涉及运动学领域的工业机器人领域，特别涉及一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划方法。此外，本专利技术还涉及一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划系统。
技术介绍
随着科技的发展，工业机器人，特别是多自由度机械臂，其应用越来越广泛，且作业环境变得越来越复杂，人们对工业机器人轨迹规划的要求也随之越来越高，不仅要完成点位(PTP)和简单的连续(CP)运动，还需要兼顾机器人的工作效率和复杂轨迹的平滑性。然而，在目前的机器人直线运动轨迹规划方面，机器人的运动过程中，在设定时刻的机械臂末端的位姿不能方便地求取出来，不利于实际工程应用。因此，如何提供一种能够方便求取机械臂末端位姿的方法，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划方法，能够方便求取机械臂末端位姿。本专利技术的另一目的是提供一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划系统，能够方便求取机械臂末端位姿。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划方法，包括以下步骤：接收直线运动参数，包括机械臂末端以笛卡尔空间坐标表示的初始位置点位姿、期望位置点位姿、初始速度、预设加速度、预设减速度以及期望速度；根据所述直线运动参数计算期望位置点与初始位置点之间的路径长度S；根据所述直线运动参数以及所述路径长度S设定速度时间曲线，按照预设规则在所述速度时间曲线上设置插补点；计算所述插补点对应的插补总距离Snum，其中，所述插补点对应的插补距离为以该插补点在所述速度时间曲线上对应的插补速度匀速运行至相邻下一个所述插补点的距离，所述插补点与其之前所有插补点对应的所述插补距离累加得到该插补点对应的插补总距离Snum；结合所述插补点对应的插补总距离Snum占所述路径长度S的百分比、所述初始位置点位姿以及所述期望位置点位姿计算以笛卡尔空间坐标表示的相应的插补点位姿；由所述插补点位姿逆解出相应所述插补点的关节角度，并求出脉冲数。优选地，所述按照预设规则在所述速度时间曲线上设置插补点具体包括：对所述速度时间曲线按照加速运行阶段、减速运行阶段、匀速运行阶段划分运行阶段；在各所述运行阶段中，以预设时长为插补周期设置插补点。优选地，所述根据所述直线运动参数以及所述路径长度S设定速度时间曲线具体包括：利用所述初始速度、所述预设加速度、所述预设减速度、所述期望速度计算加速行走的距离Sa、减速行走的距离Sd；计算路径差Su＝S-Sa-Sd，判断是否所述路径差Su＞0，若是，设定所述速度时间曲线为依次经过加速运行阶段、匀速运行阶段、减速运行阶段的梯形运行曲线，否则，设定所述速度时间曲线为依次经过加速运行阶段、减速运行阶段的三角形运行曲线。优选地，所述计算所述插补点对应的插补总距离Snum中，具体包括：判断所述插补点对应的插补速度是否大于所述期望速度，若大于所述期望速度，停止该工业六轴机械臂直线运动轨迹规划的运行，若不大于所述期望速度，则计算所述插补点对应的所述插补距离。优选地，所述结合所述插补点对应的插补总距离Snum占所述路径长度S的百分比、所述初始位置点位姿以及所述期望位置点位姿计算以笛卡尔空间坐标表示的相应的插补点位姿之后，还包括：判断计算得到的所述插补点位姿是否在预设位姿范围内，若在所述预设位姿范围内，由所述插补点位姿逆解出相应所述插补点的关节角度，并求出脉冲数，若不在所述预设位姿范围内，停止该工业六轴机械臂直线运动轨迹规划的运行。优选地，所述插补周期为1ms。一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划系统，包括：接收模块，用于接收直线运动参数，包括机械臂末端以笛卡尔空间坐标表示的初始位置点位姿、期望位置点位姿、初始速度、预设加速度、预设减速度以及期望速度；第一计算模块，用于根据所述直线运动参数计算期望位置点与初始位置点之间的路径长度S；插补模块，用于根据所述直线运动参数以及所述路径长度S设定速度时间曲线，按照预设规则在所述速度时间曲线上设置插补点；第二计算模块，用于计算所述插补点对应的插补总距离Snum，其中，所述插补点对应的插补距离为以该插补点在所述速度时间曲线上对应的插补速度匀速运行至相邻下一个所述插补点的距离，所述插补点与其之前所有插补点对应的所述插补距离累加得到该插补点对应的插补总距离Snum；第三计算模块，用于结合所述插补点对应的插补总距离Snum占所述路径长度S的百分比、所述初始位置点位姿以及所述期望位置点位姿计算以笛卡尔空间坐标表示的相应的插补点位姿；第四计算模块，由所述插补点位姿逆解出相应所述插补点的关节角度，并求出脉冲数。优选地，所述插补模块具体包括：划分单元，用于对所述速度时间曲线按照加速运行阶段、减速运行阶段、匀速运行阶段划分运行阶段；设定单元，用于在各所述运行阶段中，以预设时长为插补周期设置插补点。优选地，所述插补模块具体还包括：计算单元，用于利用所述初始速度、所述预设加速度、所述预设减速度、所述期望速度计算加速行走的距离Sa、减速行走的距离Sd；运行设定单元，用于计算路径差Su＝S-Sa-Sd，判断是否所述路径差Su＞0，若是，设定所述速度时间曲线为依次经过加速运行阶段、匀速运行阶段、减速运行阶段的梯形运行曲线，否则，设定所述速度时间曲线为依次经过加速运行阶段、减速运行阶段的三角形运行曲线。优选地，所述第二计算模块中，具体包括：第一判断单元，判断所述插补点对应的插补速度是否大于所述期望速度，若大于所述期望速度，停止该工业六轴机械臂直线运动轨迹规划的运行，若不大于所述期望速度，则计算所述插补点对应的所述插补距离。本专利技术提供的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划系统方法以插补点作为设定时刻，可以通过各插补点的插补总距离与路径长度之间的关系计算出各插补点下的机械臂的位置和姿态，计算方便快捷，有利于及时方便地求取处设定时刻的位姿，具有很高的工程应用价值。一种优选的实施例中，通过获取的直线运动参数，不需要输入运行时间就可以根据获取的直线运动参数与路径巧妙地获取轨迹每个运行阶段的运行时间；采用1ms作为插补周期设置插补点，能够快速地获取插补次数以及各插补点的插补距离，在笛卡尔空间坐标下，不需要依赖于关节坐标下的复杂计算，即可在1毫秒时间内快速地进行轨迹插补运算，并且过渡过程中可以采用多次插补点实现位置点的精确转换与姿态快速转变，同时，采用1ms作为插补周期，由于时长极短，因插补运算产生的与实际运行的差值可以忽略不计，且能够保证运动的平滑性。本专利技术提供的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划系统，能够方便求取机械臂末端位姿。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供方法的流程图；图2为本专利技术所提供系统的连接图；图3为梯形运行曲线的示意图；图4为三角形运行曲线的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：接收直线运动参数，包括机械臂末端以笛卡尔空间坐标表示的初始位置点位姿、期望位置点位姿、初始速度、预设加速度、预设减速度以及期望速度；根据所述直线运动参数计算期望位置点与初始位置点之间的路径长度S；根据所述直线运动参数以及所述路径长度S设定速度时间曲线，按照预设规则在所述速度时间曲线上设置插补点；计算所述插补点对应的插补总距离Snum，其中，所述插补点对应的插补距离为以该插补点在所述速度时间曲线上对应的插补速度匀速运行至相邻下一个所述插补点的距离，所述插补点与其之前所有插补点对应的所述插补距离累加得到该插补点对应的插补总距离Snum；结合所述插补点对应的插补总距离Snum占所述路径长度S的百分比、所述初始位置点位姿以及所述期望位置点位姿计算以笛卡尔空间坐标表示的相应的插补点位姿；由所述插补点位姿逆解出相应所述插补点的关节角度，并求出脉冲数。

【技术特征摘要】
1.一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：接收直线运动参数，包括机械臂末端以笛卡尔空间坐标表示的初始位置点位姿、期望位置点位姿、初始速度、预设加速度、预设减速度以及期望速度；根据所述直线运动参数计算期望位置点与初始位置点之间的路径长度S；根据所述直线运动参数以及所述路径长度S设定速度时间曲线，按照预设规则在所述速度时间曲线上设置插补点；计算所述插补点对应的插补总距离Snum，其中，所述插补点对应的插补距离为以该插补点在所述速度时间曲线上对应的插补速度匀速运行至相邻下一个所述插补点的距离，所述插补点与其之前所有插补点对应的所述插补距离累加得到该插补点对应的插补总距离Snum；结合所述插补点对应的插补总距离Snum占所述路径长度S的百分比、所述初始位置点位姿以及所述期望位置点位姿计算以笛卡尔空间坐标表示的相应的插补点位姿；由所述插补点位姿逆解出相应所述插补点的关节角度，并求出脉冲数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预设规则在所述速度时间曲线上设置插补点具体包括：对所述速度时间曲线按照加速运行阶段、减速运行阶段、匀速运行阶段划分运行阶段；在各所述运行阶段中，以预设时长为插补周期设置插补点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述直线运动参数以及所述路径长度S设定速度时间曲线具体包括：利用所述初始速度、所述预设加速度、所述预设减速度、所述期望速度计算加速行走的距离Sa、减速行走的距离Sd；计算路径差Su＝S-Sa-Sd，判断是否所述路径差Su＞0，若是，设定所述速度时间曲线为依次经过加速运行阶段、匀速运行阶段、减速运行阶段的梯形运行曲线，否则，设定所述速度时间曲线为依次经过加速运行阶段、减速运行阶段的三角形运行曲线。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述插补点对应的插补总距离Snum中，具体包括：判断所述插补点对应的插补速度是否大于所述期望速度，若大于所述期望速度，停止该工业六轴机械臂直线运动轨迹规划的运行，若不大于所述期望速度，则计算所述插补点对应的所述插补距离。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述结合所述插补点对应的插补总距离Snum占所述路径长度S的百分比、所述初始位置点位姿以及所述期望位置点位姿计算以笛卡尔空间坐标表示的相应的插补点位姿之后，还包括：判断计算得到的所述插补点位姿是否在预设位姿范围内，若在所述预设位姿范...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昌铸，王钦若，王磊，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44