机器人多步连续运动的路径拼接方法技术

本发明专利技术机器人多步连续运动的路径拼接方法创建命令队列，执行时分为预计算和轨迹输出两个任务。先把前两个命令压入队列，预计算任务收到命令后执行计算步骤(1)‑(4)以获取拼接参数。然后预计算任务将拼接参数发给轨迹输出任务，由轨迹输出任务输出机器人运动轨迹。接着将第3个命令压入队列，预计算任务接收命令并等待。机器人运动至拼接段结束时，预计算任务按照步骤(1)‑(4)立即计算第2个命令和第3个命令的拼接参数，并发送给轨迹输出任务。轨迹输出任务接着前面拼接段继续向前运动。下一条命令压入队列，重复下去，实现多步连续运动。本发明专利技术实现了连续运动，并设有安全运行机制，输入命令错误或者下发时间超时均能安全停止。

Path stitching method for multi-step continuous motion of robot

The path splicing method of the multi-step continuous motion of the robot creates a command queue, and the execution time is divided into two tasks: prediction calculation and trajectory output. The first two commands are pressed into the queue, and the calculation step (1) (4) is executed after the calculation task receives the command to obtain the splicing parameters. Then the pre-calculated task sends the stitching parameters to the trajectory output task, and the trajectory output task outputs the trajectory of the robot. Then third commands are pressed into the queue, and the precomputed task receives the command and waits. When the robot moves to the end of the splicing section, the task is expected to calculate the splicing parameters of the second command and the third command immediately according to step (1)(4) and send them to the trajectory output task. The track output task then continues to move forward in front of the splicing section. The next command is pressed into the queue and repeated to achieve multi-step continuous motion. The invention realizes continuous motion, and has a safe operation mechanism, and can safely stop when the input command is wrong or the downtime is out of time.

【技术实现步骤摘要】
机器人多步连续运动的路径拼接方法
本专利技术涉及机器人领域，尤其是一种机器人多步连续运动的路径拼接方法。
技术介绍
工业机器人常见应用包括涂胶、焊接、组装、搬运等场景，工作效率要求高，机器人必须提高运动性能，缩短节拍时间，以适应高生产效率的需求。缩短节拍时间的一个常见方法就是机器人多步连续运动，中间不停止。另外像涂胶、焊接等要求精准轨迹控制的工艺，也要求机器人具有多步连续运动能力，实现复杂工艺下的运动轨迹。因此多步连续运动是工业机器人必备的一项基本运动能力，分析其性能优劣可从以下几方面考虑：(1)拼接过渡是否平滑；(2)拼接条件要求是否较高；(3)意外情况是否能自动处理；(4)拼接步数是否有限制等。已知机器人多步连续运动的路径拼接方法，在具体实现上有很多种不同算法，表现出的效果也不尽相同，归纳起来主要有如下问题：(1)相邻段速度必须相等，这个要求偏高；(2)相邻两段轨迹在拼接点位置的速度加速度不连续，低速下不明显，中高速明显；(3)逼近条件要求高，某些特殊情况难以处理；(4)运动步数有限制；(5)意外出错等情况没有自动处理措施。上述问题制约着多步连续运动的性能，必须想办法改善或解决。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供一种机器人多步连续运动的路径拼接方法，其对运动条件要求低，拼接位置连续光滑，运动步数无限制，出错时能自动处理，具有良好的性能。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人多步连续运动的路径拼接方法，包括如下步骤：S1.创建命令队列；S2.把第1、2个命令压入队列，预计算任务收到命令后执行如下计算以获取拼接参数：(1)计算第一段轨迹参数，(2)计算第二段轨迹参数，(3)计算拼接点信息，(4)计算拼接段轨迹参数；S3.预计算任务将拼接参数发给轨迹输出任务，由轨迹输出任务输出机器人的运动轨迹；S4.将第3个命令压入队列，预计算任务接收命令并等待；S5.机器人运动至拼接段结束时，预计算任务按照步骤(1)-(4)立即计算第2个命令和第3个命令的拼接参数，并发送给轨迹输出任务，轨迹输出任务接着前面拼接段继续向前运动；S6.将下一个命令依次压入队列，重复进行步骤S4和S5，实现多步连续运动。作为本专利技术的进一步改进，所述预计算任务要求及时响应，定周期运行或非定周期运行，所述轨迹输出任务必须定周期运行。作为本专利技术的进一步改进，所述方法采用队列方式下发命令，运动步数无限制。作为本专利技术的进一步改进，开始运动时，必须下发两个运动命令，其后每次下发一个运动命令。作为本专利技术的进一步改进，用于计算拼接点位置的拼接条件是相对值和绝对值的其中一种。作为本专利技术的进一步改进，每次在轨迹输出任务执行到拼接段结束时，立即开始预计算任务，并且必须在轨迹输出任务的下一周期来临之前，完成预计算中所有拼接参数的计算步骤(1)-(4)。作为本专利技术的进一步改进，每次拼接参数计算完毕后，若继续拼接则立即返回步骤S4，接收下一条命令；所述预计算任务收到新的运动命令后等待，准备执行步骤S5。作为本专利技术的进一步改进，所述轨迹输出的顺序如下：(1)输出第一段轨迹，(2)输出第一段和第二段的拼接段，(3)输出第二段轨迹，(4)输出第二段和第三段的拼接段，(5)输出第三段轨迹，…，(n-1)输出第n-1段和第n段的拼接段，(n)输出第n段轨迹，亦是最后一段，运动停止。作为本专利技术的进一步改进，所述非拼接段采用T型、S型和MinimumJerk型运动轨迹的其中一种，所述拼接段采用高阶样条曲线，至少5阶以上，以保证拼接点的位移、速度和加速度连续。作为本专利技术的进一步改进，若输入命令有错误或者下发时间超时，机器人正常运动到最后一个正确命令的位置并停止。本专利技术的有益效果是：本专利技术机器人多步连续运动的路径拼接方法在输入命令错误或者下发时间超时的情况下，均能够自动处理，基于所述错误处理流程，机器人均能正常运动到最后一个正确命令的位置并停止，因而本专利技术机器人多步连续运动的路径拼接方法安全可靠。附图说明图1为本专利技术提供的机器人多步连续运动的路径拼接方法中拼接参数的计算流程。图2为本专利技术提供的机器人多步连续运动的路径拼接方法中路径拼接控制流程。图3为机器人相邻两步路径拼接示意图。图4为本专利技术提供的机器人多步连续运动的路径拼接方法中关于拼接条件的图解说明。图5为本专利技术提供的机器人多步连续运动的路径拼接方法第一实施例的关节空间路径拼接示意图。图6为本专利技术提供的机器人多步连续运动的路径拼接方法第二实施例的笛卡尔空间直线-直线路径拼接示意图。图7为本专利技术提供的机器人多步连续运动的路径拼接方法第三实施例的笛卡尔空间直线-圆弧-直线路径拼接示意图。图8为本专利技术提供的机器人多步连续运动的路径拼接方法第四实施例的关节空间拼接时未收到命令自动停止示意图。具体实施方式请参考图1至图8，本专利技术系一种机器人多步连续运动的路径拼接方法，其包括如下步骤：S1.创建命令队列；S2.把第1、2个命令压入队列，预计算任务收到命令后执行如下计算以获取拼接参数：(1)计算第一段轨迹参数，(2)计算第二段轨迹参数，(3)计算拼接点信息，(4)计算拼接段轨迹参数；S3.预计算任务将拼接参数发给轨迹输出任务，由轨迹输出任务输出机器人的运动轨迹；S4.将第3个命令压入队列，预计算任务接收命令并等待；S5.机器人运动至拼接段结束时，预计算任务按照步骤(1)-(4)立即计算第2个命令和第3个命令的拼接参数，并发送给轨迹输出任务，轨迹输出任务接着前面拼接段继续向前运动；S6.将下一个命令依次压入队列，重复进行步骤S4和S5，实现多步连续运动。所述第一段轨迹是泛指任意两个指令做拼接运动时的前面那个指令的轨迹，第二段轨迹是泛指任意两个指令做拼接运动时的后面那个指令的轨迹。所述(1)和(2)的轨迹参数是计算机器人运动轨迹的必要参数，举例包括：运动主轴(时间较长的轴)、主轴速度加速度、其它从轴位移比例以及空间运动时的插补参数等。所述(4)的轨迹参数与拼接段所用模型有关，一般采用高阶样条曲线模型，轨迹参数包括：运动总点数、拼接点坐标、基准线轨迹以及一些插补参数等。所述计算两段拼接点信息的依据是第一个指令中设置的拼接条件。拼接条件可以是相对值或绝对值。相对值是指每段最大运动速度的百分比，以百分数表示，按照这个百分数去寻找第一段结束时的拼接点和第二段开始时的拼接点。绝对值是指每段轨迹上距离两段相交点的距离或角度，以毫米或角度表示，按照这个距离或角度去寻找第一段结束时的拼接点和第二段开始时的拼接点。所述计算拼接段所用的拼接条件，完全按照国际标准来定义和使用，对于绝大多数相邻轨迹拼接情况，在拼接条件正常设置下均能准确找到拼接点，拼接情况限制少、要求低。上述所有预计算得到的参数，需要发给轨迹输出任务，用于计算输出实时轨迹。所述预计算任务要求及时响应，定周期运行或非定周期运行，轨迹输出任务必须定周期运行。所述方法采用队列方式下发命令，运动步数无限制。开始运动时，必须下发两个运动命令，其后每次下发一个运动命令。用于计算拼接点位置的拼接条件是相对值和绝对值的其中一种。相对值指的是百分数；绝对值指的是距离或者度。每次在轨迹输出任务执行到拼接段结束时，立即开始预计算任务，并且必须在轨迹输出任务的下一周期来临之前，完成预计算中所有拼接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人多步连续运动的路径拼接方法，其特征是：包括如下步骤：S1.创建命令队列；S2.把第1、2个命令压入队列，预计算任务收到命令后执行如下计算以获取拼接参数：(1)计算第一段轨迹参数，(2)计算第二段轨迹参数，(3)计算拼接点信息，(4)计算拼接段轨迹参数；S3.预计算任务将拼接参数发给轨迹输出任务，由轨迹输出任务输出机器人的运动轨迹；S4.将第3个命令压入队列，预计算任务接收命令并等待；S5.机器人运动至拼接段结束时，预计算任务按照步骤(1)‑(4)立即计算第2个命令和第3个命令的拼接参数，并发送给轨迹输出任务，轨迹输出任务接着前面拼接段继续向前运动；S6.将下一个命令依次压入队列，重复进行步骤S4和S5，实现多步连续运动。

【技术特征摘要】
1.一种机器人多步连续运动的路径拼接方法，其特征是：包括如下步骤：S1.创建命令队列；S2.把第1、2个命令压入队列，预计算任务收到命令后执行如下计算以获取拼接参数：(1)计算第一段轨迹参数，(2)计算第二段轨迹参数，(3)计算拼接点信息，(4)计算拼接段轨迹参数；S3.预计算任务将拼接参数发给轨迹输出任务，由轨迹输出任务输出机器人的运动轨迹；S4.将第3个命令压入队列，预计算任务接收命令并等待；S5.机器人运动至拼接段结束时，预计算任务按照步骤(1)-(4)立即计算第2个命令和第3个命令的拼接参数，并发送给轨迹输出任务，轨迹输出任务接着前面拼接段继续向前运动；S6.将下一个命令依次压入队列，重复进行步骤S4和S5，实现多步连续运动。2.根据权利要求1所述的机器人多步连续运动的路径拼接方法，其特征是：所述预计算任务要求及时响应，定周期运行或非定周期运行，所述轨迹输出任务必须定周期运行。3.根据权利要求1所述的机器人多步连续运动的路径拼接方法，其特征是：所述方法采用队列方式下发命令，运动步数无限制。4.根据权利要求1所述的机器人多步连续运动的路径拼接方法，其特征是：开始运动时，必须下发两个运动命令，其后每次下发一个运动命令。5.根据权利要求1所述的机器人多步连续运动的路径拼接方法，其特征是：用于计算拼接点位置的拼接条件是...

【专利技术属性】
技术研发人员：景余祥，
申请(专利权)人：昆山艾派科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32