机器人的运动控制方法、机器人及机器人运动控制系统技术方案

本申请公开了一种机器人的运动控制方法、机器人及机器人运动控制系统，该方法包括：获取机器人所参考的坐标系从第一参考坐标系转换为第二参考坐标系时，机器人的工具坐标系相对于第二参考坐标系的初始参数；根据该初始参数以及在转换完成后机器人的工具坐标系相对于第二参考坐标系的目标参数，规划工具坐标系相对于第二参考坐标系的偏移轨迹；控制机器人的工具坐标系沿偏移轨迹运动。通过上述方式，本申请能够在机器人所参考的坐标系转换时不产生速度突变，避免对机器人造成损坏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人的运动控制方法、机器人及机器人运动控制系统
本申请涉及机器人
，尤其是涉及一种机器人的运动控制方法、机器人及机器人运动控制系统。
技术介绍
随着技术的逐渐成熟，工业机器人已大量用于汽车制造、生物制药、电子产品等各个工业领域，大幅提高了自动化水平和生产效率。在机械加工和食品包装等行业，传送带用于高效运输工件，工业机器人应用于传送带上工件的加工、移动、拾取等操作，将大大解放劳动力。由于传送带处于运动状态，工业机器人需要实时跟踪传送带状态。此时，机器人所参考的坐标系，即工件坐标系，应附着于传送带上的工件，其与世界坐标系具有相对运动速度，当机器人的工具中心点(Tool Center Point，TCP)上车(即从世界坐标系转换至工件坐标系)或下车(从工件坐标系转换至世界坐标系)时，TCP点在坐标系转换时将产生速度突变，会对机器人造成破坏。
技术实现思路
为了至少部分解决以上问题，本申请提出了一种机器人的运动控制方法、机器人及机器人运动控制系统，能够解决TCP点产生速度突变对机器人造成损坏的问题。<br>为了解决上述问本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人的运动控制方法，其特征在于，包括：/n获取机器人所参考的坐标系从第一参考坐标系转换为第二参考坐标系时，所述机器人的工具坐标系相对于所述第二参考坐标系的初始参数；/n根据所述初始参数以及在转换完成后所述机器人的工具坐标系相对于所述第二参考坐标系的目标参数，规划所述工具坐标系相对于所述第二参考坐标系的偏移轨迹；/n控制所述机器人的所述工具坐标系沿所述偏移轨迹运动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种机器人的运动控制方法，其特征在于，包括：
获取机器人所参考的坐标系从第一参考坐标系转换为第二参考坐标系时，所述机器人的工具坐标系相对于所述第二参考坐标系的初始参数；
根据所述初始参数以及在转换完成后所述机器人的工具坐标系相对于所述第二参考坐标系的目标参数，规划所述工具坐标系相对于所述第二参考坐标系的偏移轨迹；
控制所述机器人的所述工具坐标系沿所述偏移轨迹运动。


根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始参数包括初始速度、初始位置以及初始加速度中的至少一个或组合，所述目标参数为与所述初始参数对应的目标速度、目标位置以及目标加速度中的至少一个或组合。


根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始参数以及在转换完成后所述机器人的工具坐标系相对于所述第二参考坐标系的目标参数规划所述工具坐标系相对于所述第二参考坐标系的偏移轨迹的步骤包括：
构建能够表示所述偏移轨迹的时间的n次多项式，其中n为正整数，并由所述初始参数和所述目标参数的数量决定；
以所述初始参数、所述目标参数以及所述工具坐标系沿所述偏移轨迹运动所需的时长作为已知参数求解所述n次多项式的多项式系数；
根据求解出的所述多项式系数构建所述偏移轨迹随时间变化的函数。


根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述初始参数包括初始速度和初始位置，所述目标参数包括目标速度和目标位置；
所述构建能够表示所述偏移轨迹的时间的n次多项式包括：
构建如下公式所述的能够分别表示所述偏移轨迹的旋转轨迹和平移轨迹的时间的三次多项式：
θ(t)＝a
ωt
3+b
ωt
2+c
ωt+d
ω；

p(t)＝a
vt
3+b
vt
2+c
vt+d
v；

其中，θ(t)是t时刻所述偏移轨迹的旋转轨迹，p(t)是t时刻所述偏移轨迹的平移轨迹，a
ω、b
ω、c
ω和d
ω是表示所述旋转轨迹的时间的三次多项式的系数，a
v、b
v、c
v和d
v是表示所述平移轨迹的时间的三次多项式的系数。



根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述初始位置包括初始旋转位置和初始平移位置，所述初始速度包括初始线速度和初始角速度，所述目标位置包括目标旋转位置和目标平移位置，所述目标速度包括目标线速度和目标角速度；
所述以所述初始参数、所述目标参数以及所述工具坐标系沿所述偏移轨迹运动所需的时长作为已知参数求解所述n次多项式的多项式系数包括：
获取所述工具坐标系沿所述偏移轨迹运动所需的时长；
将所述初始旋转位置、所述目标旋转位置、所述初始角速度、所述目标角速度和所述工具坐标系沿所述偏移轨迹运动所需的时长作为已知参数，求解得到表示所述旋转轨迹的时间的三次多项式的第一系数；
将所述初始平移位置、所述目标平移位置、所述初始线速度、所述目标线速度和所述工具坐标系沿所述偏移轨迹运动所需的时长作为已知参数，求解得到表示所述平移轨迹的时间的三次多项式的第二系数。


根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据求解出的所述多项式系数构建所述偏移轨迹随时间变化的函数包括：
将所述第一系数代入表示所述旋转轨迹的时间的三次多项式，得到所述偏移轨迹的旋转轨迹随时间变化的第一函数；
将所述第二系数代入表示所述平移轨迹的时间的三次多项式，得到所述偏移轨迹的平移轨迹随时间变化的第二函数；
根据所述第一函数构建所述偏移轨迹的实时旋转矩阵，根据所述第二函数构建所述偏移轨迹的实时位置向量；
以所述实时旋转矩阵和所述实时位置向量为元素，构成所述偏移轨迹。


根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一函数构建所述偏移轨迹的实时旋转矩阵，根据所述第二函数构建所述偏移轨迹的实时位置向量包括：
利用所述初始线速度和所述初始角速度分别计算单位偏移角速度向量和单位偏移线速度向量；
利用如下公式分别计算所述偏移轨迹的实时旋转矩阵和所述偏移轨迹的实时位置向量：



P(t)＝p(t)e
v；

其中，R(t)是t时刻所述偏移轨迹的旋转矩阵，P(t)是t时刻所述偏移轨迹的位置向量，I是单位矩阵，θ(t)是t时刻的所述第一函数，p(t)是t时刻的所述第二函数，
是所述单位偏移角速度向量的斜对称矩阵，e
v是所述单位偏移线速度向量。



根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏移轨迹包括第一运动轨迹和第二运动轨迹；
所述控制所述机器人的所述工具坐标系沿所述偏移轨迹运动包括：
控制所述机器人的所述工具坐标系同时沿所述第一运动轨迹和所述第二运动轨迹运动，以使得所述机器人的工具中心点移动到目标位置且其相对于所述第二参考坐标系的速度逐渐变化为目标速度；
其中，所述第一运动轨迹使得所述工具中心点相对于所述第二参考坐标系的速度逐渐下降为零。


根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一参考坐标系是世界坐标系时，所述第二参考坐标系是传送带跟踪坐标系；当所述第一参考坐标系是所述传送带跟踪坐标系时，所述第二参考坐标系是所述世界坐标系。


根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述机器人的工具坐标系相对于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松鹏，
申请(专利权)人：深圳配天智能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44