【技术实现步骤摘要】
一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法
本专利技术涉及轨迹规划
,更具体的,涉及一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法。
技术介绍
机器人在运动过程中,需要机器人的各个关节协同运动才能使机器人的末端执行器达成需要的状态,包括空间位置和姿态。但是,机器人的关节个数越多,分解到各个关节的运动计算就越复杂;再加上自定义空间轨迹参数的变化比较复杂,导致每次规划机器人运动的圆弧轨迹都需要重新进行大量的计算。因此,目前在规划机器人的运动轨迹时大多都不考虑机器人的关节角度变化,规划效果不够好。现有技术中,如2020年05月19日公开的中国专利,一种圆弧轨迹插补的方法,公开号为CN111176482A,通过对设备结构及位置信息采集,建立X\Y轴坐标系,进行插补点的设定,实现圆弧触摸检测的轨迹设定,但没有考虑机器人的关节角度变化,不适用于规划机器人的运动轨迹。
技术实现思路
本专利技术为克服目前在规划机器人的运动轨迹时大多都不考虑机器人的关节角度变化的技术缺陷,提供一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法。为解决上述技术问题,本专利技术的技术方案如下:一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法,包括以下步骤:S1:选定不在同一直线的三个位置点并获取所述位置点在机器人坐标系下的位姿;S2:根据所述位置点的位姿求解得到经过三个所述位置点的插补圆的所在平面、圆心坐标和半径;S3:以插补圆的圆心为原点建立圆弧坐标系,并获取圆弧坐标系和机器人坐标系之间的转换关系 ...
【技术保护点】
1.一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:/nS1:选定不在同一直线的三个位置点并获取所述位置点在机器人坐标系下的位姿;/nS2:根据所述位置点的位姿求解得到经过三个所述位置点的插补圆的所在平面、圆心坐标和半径;/nS3:以插补圆的圆心为原点建立圆弧坐标系,并获取圆弧坐标系和机器人坐标系之间的转换关系
【技术特征摘要】
1.一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:选定不在同一直线的三个位置点并获取所述位置点在机器人坐标系下的位姿;
S2:根据所述位置点的位姿求解得到经过三个所述位置点的插补圆的所在平面、圆心坐标和半径;
S3:以插补圆的圆心为原点建立圆弧坐标系,并获取圆弧坐标系和机器人坐标系之间的转换关系;
S4:设定圆弧轨迹的当前插补步数k和插补总步数m,并令k=0;其中,k=0,1,…,m;
S5:基于正弦曲线计算第k步插补时机器人末端执行器在圆弧坐标系中的位姿分速度;
S6:根据转换关系,将机器人末端执行器在圆弧坐标系中的位姿分速度转换到机器人坐标系下表示,并由位姿分速度计算出机器人关节的角速度;
S7:根据机器人关节的角速度计算出机器人关节的角度,从而得到第k步插补时机器人关节的角度变化;
S8:判断当前插补步数k是否等于插补总步数m;
若不等于,则将k+1的值赋予k,并返回步骤S5;
若等于,则结束迭代,完成圆弧轨迹的规划。
2.根据权利要求1所述的一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法,其特征在于,在步骤S1中,三个所述位置点的位姿分别为,,;
其中,位置点在机器人坐标系下的坐标为,位置点在机器人坐标系下的姿态为;位置点在机器人坐标系下的坐标为,位置点在机器人坐标系下的姿态为;位置点在机器人坐标系下的坐标为,位置点在机器人坐标系下的姿态为。
3.根据权利要求2所述的一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法,其特征在于,步骤S2具体为:
根据所述位置点在机器人坐标系下的坐标求解得到经过三个所述位置点的插补圆的所在平面、圆心坐标和半径;
设插补圆在机器人坐标系下的圆心坐标为,半径为,根据圆心坐标和半径的关系得到方程组:
。
4.根据权利要求1所述的一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法,其特征在于,在步骤S3中,圆弧坐标系的X轴、Y轴、Z轴分别为、、,其中,为插补圆圆心指向位置点点的向量,为过插补圆圆心的法向量,为和根据右手定则的方向向量。
5.根据权利要求1所述的一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法,其特征在于,在步骤S5中,位姿分速度包括移动分速度和姿态角速度。
6.根据权利要求5所述的一种基于正弦曲线的机器人圆弧轨迹规划方法,其特征在于,基于正弦曲线计算机器人末端执行器分别在圆弧坐标系的三个坐标轴上的移动分速度的步骤如下:
S5.1.1:计算机器人末端执行器在时的移动量、绕插补圆圆心转动的角度和第k步的插补移动量:
其中,插补时间,为每步插补所需的时间,为插补圆的半径,为到时机器人末端执行器绕回转轴转动的角度,为过插补圆圆心的法向量;
S5.1.2:计算时刻机器人末端执行器分别在圆弧坐标系的三个坐标轴上的位置分量:
;
其中,分别对应时机器人末端执行器在圆弧坐标系的X轴、Y轴、Z轴上的位置分量;
S5.1.3:计算到时机器人末端执行器绕回转轴旋转的角速度:
;
S5.1.4:通过将进行微分得到第k步插补时机器人末端执行器分别在圆弧坐标系的三个坐标轴上的移动分速度:
;
其中,为第k步插补时机器人末端执行器在圆弧坐标系的X轴上的移动分速度,为第...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢林清,陈仕晰,陈嘉勇,江瑶,欧栋生,
申请(专利权)人:佛山隆深机器人有限公司,
类型:发明
国别省市:广东;44
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