基于能量最优的路径设计方法、计算机设备及点胶装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及自动化控制技术领域，尤其是指一种基于能量最优的路径设计方法、计算机设备及点胶装置，该方法包括以下步骤：A.建立动力学模型τ(t)，其中t为时间；B.根据动力学模型搭建能量函数C.确定两点之间的能量损失函数

【技术实现步骤摘要】
基于能量最优的路径设计方法、计算机设备及点胶装置


[0001]本专利技术涉及自动化控制
，尤其是指一种基于能量最优的路径设计方法、计算机设备及点胶装置。

技术介绍

[0002]高速高精是衡量点胶机性能的重要标志，在保证速度和精度的同时，尽可能的降低系统能耗显得异常困难，而且点胶机的动力学表达式也比较复杂。当前有很多学者研究了能量最优的轨迹规划，但是他们一般只考虑到时间尺度上的二阶规划，这样会导致加速度不一致，产生较大抖动，从而导致最终的规划算法没有达到能量最优。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术的问题提供一种基于能量最优的路径设计方法、计算机设备及点胶装置，能够设计消耗能量最小的路径，从而达到了节省能量的目的。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术提供的一种基于能量最优的路径设计方法，包括以下步骤：
[0006]A.建立动力学模型τ(t)；
[0007]B.根据动力学模型搭建能量函数
[0008]C.确定两点之间的能量损失函数
△
E＝E(t
j+1
)
‑
E(t
j
)；
[0009]D.构建一个离散化的空间网格，并在这个空间网格中找到
△
E最小值的路径，即为能量最优的过渡路径；
[0010]其中，定义t为时间，tj表示的是下标为j的时间常量，t为时间起点位置，对应时间终点位置。
[0011]进一步的，在步骤A中，具体包括：
[0012]A1.定义t
j
表示的是下标为j的时间常量，h
j
表示的是下标为j的采样时间间隔，
△
j
是用户定义的轨迹s(t)上的时间网格间隔，则得到离散模型s(t
j+1
)＝s(t
j
)+
△
j
；设定轴关节空间中关于时间的轨迹为：q(t)＝q(s(t))；
[0013]A2.定义s的三阶导数为局部常量s(t)＝J(t
j
),t
j
≤t≤t
j
+1；
[0014]A3.对离散模型进行积分，得到加速度模型
[0015][0016]对加速度模型积分，得到速度模型
[0017][0018]对速度模型进行积分，得到位置模型
[0019][0020]A4.由加速度模型、速度模型和位置模型确定离散状态控制模型
[0021][0022]A5.写出q(s(t))关于时间t的一阶导数为二阶导数为
[0023]A6.建立对应的关节轴空间动力学模型
[0024][0025]进一步的，在步骤A4和A5之间，还包括：
[0026]A41.对离散状态控制模型进行优化后，得到控制信号关系式
[0027]对离散状态控制模型进行简化，得到模型为
[0028][0029]进一步的，在步骤D中，具体包括：
[0030]D1.采用动态规划算法求解能量模型的最优解，以(t,v,a)为状态变量构建一个离散化的空间网格；
[0031]D2.于空间网格中找到该模型的一组最优解h
j
，使得能量函数E(t
j
)最小；
[0032]D3.于空间网格中寻找下一组最优解h
j+1
，以使得满足关系式
△
E
min
＝E(t
j+1
)
‑
E(t
j
)。
[0033]进一步的，还包括步骤E.检查h
j
是否为最后一个时间间隔，若是则把所有计算得出的信息进行整合成为控制信号曲线轨迹输出，否则继续执行步骤A
‑
E。
[0034]进一步的，在步骤D2中，具体为：分别以t，v，a作为状态变量所对应的轴离散化个数为n，m，o个，于n+m+o个数据中选择状态变量对应的最优解即为能量消耗最小的参数；其中n、m、o均为大于0的自然数。
[0035]本专利技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0036]本专利技术还提供了一种点胶装置，包括点胶机构、驱控机构以及上述的计算机设备，所述驱控机构用于驱动点胶机构移动，所述计算机设备与驱控机构信号连接。
[0037]本专利技术的有益效果：本专利技术通过构建动力学模型，并给予该动力学模型构建能量函数，通过计算路径两个采样点之间能量损失以确定能量损失最小的路径，从而实现了优化设计的效果。
附图说明
[0038]图1为实施例1的流程图。
具体实施方式
[0039]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。以下结合附图对本专利技术进行详细的描述。
[0040]实施例1
[0041]本实施例提供了一种基于能量最优的路径设计方法，包括以下步骤：
[0042]A.建立动力学模型τ(t)；
[0043]B.根据动力学模型搭建能量函数
[0044]C.确定两点之间的能量损失函数
△
E＝E(t
j+1
)
‑
E(t
j
)；
[0045]D.构建一个离散化的空间网格，并在这个空间网格中找到
△
E最小值的路径，即为能量最优的过渡路径；
[0046]其中，定义t为时间，tj表示的是下标为j的时间常量，t为时间起点位置，对应时间终点位置。
[0047]该动力学模型为基于机器人的参数而进行设计的，即通过动力学模型而搭建的能量函数即为该机器人在动作过程中所损耗的能量值，基于量化该能量值的损耗，即可选择出点对点之间以何种路径和速度、加速度等进行行走时即可达到耗能最小的目的，通过多段最小耗能的路径相加即可设计出能量最优的过渡路径，实现了节能效果。
[0048]具体的，在步骤A中，具体包括：
[0049]A1.定义t
j
表示的是下标为j的时间常量，h
j
表示的是下标为j的采样时间间隔，
△
j
是用户定义的轨迹s(t)上的时间网络间隔，则得到离散模型s(t
j+1
)＝s(t
j
)+
△
j
；设定机器人的轴关节在空间中关于时间的轨迹为：q(t)＝q(s(t))；
[0050]A2.定义s的三阶导数为局部常量s(t)＝J(t
j
),t
j
≤t≤t
j
+1；
[0051]A3.对离散模型进行积分，得到加速度模型
[0052][0053]对加速度模型积分，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能量最优的路径设计方法，其特征在于：包括以下步骤：A.建立动力学模型τ(t)；B.根据动力学模型搭建能量函数C.确定两点之间的能量损失函数
△
E＝E(t
j+1
)
‑
E(t
j
)；D.构建一个离散化的空间网格，并在这个空间网格中找到
△
E最小值的路径，即为能量最优的过渡路径；其中，定义t为时间，tj表示的是下标为j的时间常量，t为时间起点位置，对应时间终点位置。2.根据权利要求1所述的基于能量最优的路径设计方法，其特征在于：在步骤A中，具体包括：A1.定义h
j
表示的是下标为j的采样时间间隔，
△
j
是用户定义的轨迹s(t)上的时间网格间隔，则得到离散模型s(t
j+1
)＝s(t
j
)+
△
j
；设定轴关节空间中关于时间的轨迹为：q(t)＝q(s(t))；A2.定义s的三阶导数为局部常量s(t)＝J(t
j
),t
j
≤t≤t
j
+1；A3.对离散模型进行积分，得到加速度模型对加速度模型积分，得到速度模型对速度模型进行积分，得到位置模型A4.由加速度模型、速度模型和位置模型确定离散状态控制模型A5.写出q(s(t))关于时间t的一阶导数为二阶导数为A6.建立对应的关节轴空间动力学模型3.根据权利要求2所述的基于能量最优的路径设计方法，其特征在于：在步骤A4和A5之间，还包括：A41.对离散状态控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：昌浩田，任强，尚应荣，
申请(专利权)人：广东安达智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：