一种并联机器人拾放操作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并联机器人拾放操作轨迹规划方法及系统，该方法包括：将门字形拾放操作轨迹中的直角过渡替换为PH曲线过渡，对所述PH曲线求解；采用非对称多项式运动规律确定并联机器人按照所述初始拾放操作轨迹运动的运动周期；以所述运动周期最小为目标函数，采用内点法优化所述初始拾放操作轨迹，得到第一优化拾放操作轨迹；在预设空间范围内采用人工势场法对所述第一优化拾放操作轨迹进行优化，得到第二优化拾放操作轨迹；所述第二优化拾放操作轨迹为在所述预设空间范围内的拾放操作轨迹。本发明专利技术缩短了运动周期，提高了并联机器人的工作效率。

A Trajectory Planning Method and System for Picking-up and Playing of Parallel Robots

【技术实现步骤摘要】
一种并联机器人拾放操作轨迹规划方法及系统
本专利技术涉及机器人智能控制
，特别是涉及一种并联机器人拾放操作轨迹规划方法及系统。
技术介绍
高速Delta并联机器人具有运动速度快、定位精确、成本低等优点，目前被广泛应用于医药、食品和电子产品等生产线的快速分拣、抓取和装配中。由于机器人末端执行器在运动过程中的运动轨迹和运动规律会影响机器人的动态特性，所以合理有效的轨迹规划很关键。高速Delta并联机器人常采用拾放操作，但很少有学者对并联机器人的拾放操作轨迹规划方法进行研究，因此研究Delta并联机器人的拾放操作轨迹规划方法非常重要。拾放操作常采用门字形轨迹，包括竖直、水平、竖直三个阶段。门字形轨迹的竖直方向与水平方向连接处存在直角，因此容易产生冲击、振动，这对Delta机器人的高速运行非常不利。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种并联机器人拾放操作轨迹规划方法及系统，以较短的运动周期，提高并联机器人的工作效率。为实现上述目的，本专利技术提供了一种并联机器人拾放操作轨迹规划方法，所述方法包括：将门字形拾放操作轨迹中的直角过渡替换为PH曲线过渡，对所述PH曲线求解，得到PH曲线多项式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并联机器人拾放操作轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括：将门字形拾放操作轨迹中的直角过渡替换为PH曲线过渡，对所述PH曲线求解，得到PH曲线多项式方程、PH曲线弧长计算式和初始拾放操作轨迹；采用非对称多项式运动规律确定并联机器人按照所述初始拾放操作轨迹运动的运动周期，所述运动周期为带有不等式约束条件的多项式函数；以所述运动周期最小为目标函数，采用内点法优化所述初始拾放操作轨迹，得到第一优化拾放操作轨迹；在预设空间范围内采用人工势场法对所述第一优化拾放操作轨迹进行优化，得到第二优化拾放操作轨迹；所述第二优化拾放操作轨迹为在所述预设空间范围内的拾放操作轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种并联机器人拾放操作轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括：将门字形拾放操作轨迹中的直角过渡替换为PH曲线过渡，对所述PH曲线求解，得到PH曲线多项式方程、PH曲线弧长计算式和初始拾放操作轨迹；采用非对称多项式运动规律确定并联机器人按照所述初始拾放操作轨迹运动的运动周期，所述运动周期为带有不等式约束条件的多项式函数；以所述运动周期最小为目标函数，采用内点法优化所述初始拾放操作轨迹，得到第一优化拾放操作轨迹；在预设空间范围内采用人工势场法对所述第一优化拾放操作轨迹进行优化，得到第二优化拾放操作轨迹；所述第二优化拾放操作轨迹为在所述预设空间范围内的拾放操作轨迹。2.根据权利要求1所述的并联机器人拾放操作轨迹规划方法，其特征在于，所述对所述PH曲线求解，具体包括：由平面上一条n次Bezier曲线，确定n次PH曲线；所述n次Bezier曲线为其中，Pi＝(xi,yi)是PH曲线的控制点，i＝0,...,n，n为曲线多项式中最高次项的次数，τ为曲线参数，τ∈[0,1]；存在多项式σ(τ)使得则n次PH曲线为P(τ)＝(x(τ),y(τ))；确定所述初始拾放操作轨迹中的PH曲线为五次PH曲线，根据所述五次PH曲线的控制点的约束条件计算所述五次PH曲线的曲率和六个控制点的坐标；根据所述五次PH曲线的曲率和六个控制点的坐标推理运算得到五次PH曲线多项式方程和PH曲线弧长计算式；根据所述五次PH曲线多项式方程和所述PH曲线弧长计算式确定初始拾放操作轨迹。3.根据权利要求1或2所述的并联机器人拾放操作轨迹规划方法，其特征在于，所述PH曲线多项式方程为；其中，，P0，P1，P2，P3，P4，P5为五次PH曲线的控制点；τ为曲线参数，τ∈[0,1]；i表示多项式次数，i＝0,...,5；所述PH曲线弧长计算式为其中u0、u2分别为多项式u(τ)＝u0(1-τ)2+2u1(1-τ)τ+u2τ2的系数，v2为多项式v(τ)＝v0(1-τ)2+2v1(1-τ)τ+v2τ2的系数。4.根据权利要求1所述的并联机器人拾放操作轨迹规划方法，其特征在于，所述采用非对称多项式运动规律确定并联机器人按照所述初始拾放操作轨迹运动的运动周期，具体包括：将加速段与减速段的时间比设为4:6，结合边界条件，得到满足要求的3-4-5-6次多项式p(Γ)＝lall(-10Γ6+36Γ5-45Γ4+20Γ3)；其中,Γ＝t/T，Γ∈[0,1]，t为运动时间，T为单次拾放操作运动周期；lall为单次拾放操作运动的路径总长，为单侧PH曲线的长度，所述初始拾放操作轨迹左右对称，u0、u2分别为多项式u(τ)＝u0(1-τ)2+2u1(1-τ)τ+u2τ2的系数，v2为多项式v(τ)＝v0(1-τ)2+2v1(1-τ)τ+v2τ2的系数，n为与所述单侧PH曲线连接的竖直方向的拾放操作轨迹长度，m为拾放操作轨迹在水平方向的投影长度，k为所述单侧PH曲线在水平方向的投影长度；根据一维位移运动规律确定s(t)＝p(Γ)，进而确定运动周期为：其中，0≤l≤h,0≤k≤m/2，amax为最大加速度。5.根据权利要求1所述的并联机器人拾放操作轨迹规划方法，其特征在于，所述以所述运动周期最小为目标函数，采用内点法优化所述初始拾放操作轨迹，得到第一优化拾放操作轨迹，具体包括：以最小化运动周期为目标函数，采用内点法优化所述初始拾放操作轨迹，得到PH曲线轨迹；计算所述PH曲线轨迹的轨迹坐标，得到第一优化拾放操作轨迹。6.根据权利要求5所述的并联机器人拾放操作轨迹规划方法，其特征在于，所述计算所述PH曲线轨迹的轨迹坐标，具体包括：根据最小的运动周期值计算单侧所述PH曲线的弧长；根据所述弧长和PH曲线弧长计算式，求解参数ε；根据参数ε和计算所述PH曲线的轨迹坐标。7.根据权利要求1所述的并联机器人拾放操作轨迹规划方法，其特征在于，所述在预设空间范围内采用人工势场法对所述第一优化拾放操作轨迹进行优化，得到第二优...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁旭，苏婷婷，何广平，赵全亮，赵磊，贾涛鸣，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11