一种局部减速控制方法、运动速度的规划方法、运动路径的规划方法和数据更新方法技术

本申请涉及一种局部减速控制方法、运动速度的规划方法、运动路径的规划方法和数据更新方法，该局部减速控制方法包括以下步骤：建立若干个分别对应有运行速度的相邻阈值区间；获取待减速曲线及其上的检测点；获取减速曲线在检测点上的曲率半径，并判断该曲率半径所处的阈值区间，以得到检测点对应的运行速度；基于检测点与待减速曲线对应的运行速度的相对大小从检测点中获得减速点；在减速点前后设置对应于减速点运行速度的减速区；建立对应于各个减速区的减速点集并写入减速区中的检测点；获取减速点集内各检测点对应的运行速度的最小值并作为减速区的运行速度。本申请具有让执行件在未预及的陡峭轨迹段减速以减少磨损的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种局部减速控制方法、运动速度的规划方法、运动路径的规划方法和数据更新方法
本专利技术是分案申请，分案申请基础是申请号为2020111146905、申请日为2020.10.16、专利技术名称是“一种运动速度的控制方法、系统、主机及存储介质”的专利技术申请案。


[0001]本申请涉及自动化控制的领域，尤其是涉及一种局部减速控制方法、运动速度的规划方法、运动路径的规划方法和数据更新方法。

技术介绍

[0002]近年来随着工业自动化的发展，自动化控制逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段，国内外都十分重视它的应用和发展。机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。
[0003]通过动作示教，机械手可以按照固定的程序进行运动。不论运动轨迹简单还是复杂，都需要通过直线插补、圆弧插补或关节插补等方法，控制机器人完成轨迹运动。显然，教导的点位越多，机械手的运动轨迹精度越高。但点位越多，也就意味着线段越多，就需要频繁的进行加减速，以便完成线段之间的过渡，从而造成整体效率降低。目前，相关技术提出使用B样条对一次性将控制点拟合成连续的曲线，再在B样条拟合曲线上进行插补，从而实现平滑过渡。
[0004]但是专利技术人认为，在B样条拟合曲线上依然会存在曲率的变化，虽然可以在拟合曲线上均匀获取采样点来计算采样点处的曲率半径，以指导机械手的加减速，但是对于复杂图案而言，常会在短距离内存有多个波峰波谷，如果它们没有恰好被采样到，将会发生数据上的“抹平”，而无法进行相应的速度控制，容易造成机械手的加速磨损，影响使用寿命。

技术实现思路

[0005]为了让执行件在未预及的陡峭轨迹段减速，以降低执行件突然受力而加剧磨损的风险，本申请提供一种局部减速控制方法、运动速度的规划方法、运动路径的规划方法和数据更新方法。
[0006]第一方面，本申请提供的一种用于速度规划的局部减速控制方法，采用如下的技术方案：一种用于速度规划的局部减速控制方法，包括以下步骤：建立若干个相邻的阈值区间，各个阈值区间分别对应有运行速度，其中，所有的阈值区间组合成正实数域；
获取待减速曲线和位于待减速曲线上的检测点，其中，检测点的点集不含于待减速曲线的采样点的点集；获取减速曲线在检测点上的曲率半径，并判断该曲率半径所处的阈值区间，以得到检测点对应的运行速度；基于检测点对应的运行速度与待减速曲线的平均曲率半径所处阈值区间对应的运行速度的相对大小从检测点中获得减速点；在减速点前后设置减速区，其中，减速区对应的运行速度为减速点对应的运行速度；建立对应于各个减速区的减速点集，并将减速区中的检测点写入减速点集；获取减速点集内各检测点对应的运行速度的最小值，并将该最小运行速度作为减速区的运行速度。
[0007]通过采用上述技术方案，选定需要减速的曲线，并在曲线上选取检测点，检测点用于计算曲线上未被采样过的点位的曲率半径。由于待减速曲线的曲率半径是由所有采样点处曲线的曲率半径平均而得，因此检测点的点集不为采样点的子集，则能够使得检测点避开采样点。
[0008]在实际工况中，曲线的波动常常是包括多个波峰波谷的一段，而罕见突兀的单个尖峰，因此当检测到减速点时，为了节约算力，本方案选择直接在减速点的前后设置减速区，而不是在减速点的前后再以更高的密度设置检测点。在有连续几个需要减速的检测点同时位于减速区内时，由于减速区范围较小，在减速区内进行频繁的加减速也会对机械臂造成磨损，因此采用各个检测点对应的最低运行速度作为减速区的统一运行速度，反而能够提高运行效率，避免减速度的连续设置和重复设置，节约算力，且同时对机械臂起到更好的保护效果。
[0009]可选的，检测点的选取步长小于采样点的选取步长。
[0010]通过采用上述技术方案，由于待减速曲线的局部平均曲率是基于采样点计算所得，因此选取不同步长的检测点与采样点，以使得检测点能够避开采样点以获得新的数据，防止数据重合而无法找出夹在两个采样点之间的波动。
[0011]可选的，所述待减速曲线在检测点上的曲率统计方法包括以下步骤：在待减速曲线上均匀或非均匀地选取采样点；计算输入曲线在各个采样点上的曲率半径；计算输入曲线在所有采样点上曲率半径的平均值。
[0012]通过采用上述技术方案，对待减速曲线进行多点采样，求得输入曲线在所有采样点上曲率半径的平均值，以表征输入曲线的弯曲程度，便于指导对机械臂移动速度的规划。
[0013]第二方面，本申请提供的一种运动速度的规划方法，采用如下的技术方案：一种运动速度的规划方法，包括以下步骤：建立若干个相邻的阈值区间，各个阈值区间分别对应有运行速度，其中，所有的阈值区间组合成正实数域；将平滑的拟合轨迹等间距或变间距或基于划分策略分为若干段有序的局部曲线；基于统计策略计算未来轨迹的平均曲率半径，其中，当前轨迹为执行件当前位置对应的局部曲线，未来轨迹为与当前轨迹相连的下一段局部曲线；
获取未来轨迹的平均曲率半径所处的阈值区间，并将该阈值区间对应的运行速度作为未来速度，其中，未来速度为执行件在未来轨迹对应的插补轨迹上的移动速度；在未来轨迹上等间距或变间距地选取若干检测点，并依次写入检测点集；从检测点集依次读取检测点，并基于上述的局部减速控制方法在检测点处设置减速区；基于规划策略对减速区和减速区外的部分的交界处进行速度规划。
[0014]通过采用上述技术方案，将正实数域划分为若干区间，用于对不同局部曲线的平均曲率半径进行分类，使得执行件在不同区间对应的线段上具有不同的运行速度。平滑的拟合轨迹可以为B样条曲线，或其它平滑的曲线等，以防止执行件在曲线上的某个节点发生速度突变。在这里对拟合轨迹进行切分若干较短的局部曲线，以使得局部曲线内部各点对应的曲率半径更为接近。对当前轨迹和未来轨迹的平均曲率半径进行计算，以判断在该平均曲率半径下对应的最高运行速度，以指导执行件在该轨迹上的速度规划。由机械手的结构特点可知，在弯曲程度越小的轨迹上移动时，在保证磨损相对较小的情况下，机械手的移动速度可以越高。由于运动惯性的存在，为避免执行件的运动轴启动、停止以及轨迹转接引起冲击、失步及振荡等现象,必须对执行件在相邻的局部线段的连接处进行加减速控制，在这里就体现为减速区和减速区外的部分的交界处的速度规划，合理的速度规划不仅能够提高运行精度，而且还能够有效的降低执行件的运行磨损，提高使用寿命。
[0015]可选的，还包括以下步骤：基于统计策略计算当前轨迹的平均曲率半径；获取当前轨迹的平均曲率半径所处的阈值区间，并将该阈值区间对应的运行速度作为当前速度，其中，当前速度为执行件在所处的插补轨迹上的移动速度；基于规划策略驱使执行件在对当前轨迹和未来轨迹的交界处从当前速度平滑过渡到未来速度。
[0016]通过采用上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于速度规划的局部减速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：建立若干个相邻的阈值区间，各个阈值区间分别对应有运行速度，其中，所有的阈值区间组合成正实数域；获取待减速曲线和位于待减速曲线上的检测点，其中，检测点的点集不含于待减速曲线的采样点的点集；获取减速曲线在检测点上的曲率半径，并判断该曲率半径所处的阈值区间，以得到检测点对应的运行速度；基于检测点对应的运行速度与待减速曲线的平均曲率半径所处阈值区间对应的运行速度的相对大小从检测点中获得减速点；在减速点前后设置减速区，其中，减速区对应的运行速度为减速点对应的运行速度；建立对应于各个减速区的减速点集，并将减速区中的检测点写入减速点集；获取减速点集内各检测点对应的运行速度的最小值，并将该最小运行速度作为减速区的运行速度。2.根据权利要求1所述的运动速度的局部减速控制方法，其特征在于，检测点的选取步长小于采样点的选取步长。3.根据权利要求1所述的运动速度的局部减速控制方法，其特征在于，所述待减速曲线在检测点上的曲率统计方法包括以下步骤：在待减速曲线上均匀或非均匀地选取采样点；计算输入曲线在各个采样点上的曲率半径；计算输入曲线在所有采样点上曲率半径的平均值。4.一种运动速度的规划方法，其特征在于，包括以下步骤：建立若干个相邻的阈值区间，各个阈值区间分别对应有运行速度，其中，所有的阈值区间组合成正实数域；将平滑的拟合轨迹等间距或变间距或基于划分策略分为若干段有序的局部曲线；基于统计策略计算未来轨迹的平均曲率半径，其中，当前轨迹为执行件当前位置对应的局部曲线，未来轨迹为与当前轨迹相连的下一段局部曲线；获取未来轨迹的平均曲率半径所处的阈值区间，并将该阈值区间对应的运行速度作为未来速度，其中，未来速度为执行件在未来轨迹对应的插补轨迹上的移动速度；在未来轨迹上等间距或变间距地选取若干检测点，并依次写入检测点集；从检测点集依次读取检测点，并基于权利要求1
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3任意一项所述的局部减速控制方法在检测点处设置减速区；基于规划策略对减速区和减速区外的部分的交界处进行速度规划。5.根据权利要求4所述的运动速度的规划方法，其特征在于，还包括以下步骤：基于统计策略计算当前轨迹的平均曲率半径；获取当前轨迹的平均曲率半径所处的阈值区间，并将该阈值区间对应的运行速度作为当前速度，其中，当前速度为执行件在所处的插补轨迹上的移动速度；基于规划策略驱使执行件在对当前轨迹和未来轨迹的交界处从当前速度平滑过渡到未来速度。6.根据权利要求4所述的运动速度的规划方法，其特征在于，所述划分策略包括以下步
骤：在输入曲线上等间距地选取若干个分隔点；计算输入曲线在各个分隔点处的曲率半径；判断输入曲线在所有相邻间隔点的曲率半径的比值是否在预设范围内；若否，则对这两个分隔点之间的线段再次基于划分策略进行分段；依次排序输入曲线被间隔点分隔成的线段进行并输出。7.根据权利要求5所述的运动速度的规划方法，其特征在于，所述规划策略包括以下步骤：获取两条依次平滑连接的曲线，并作为第一线段和第二线段，并将第一线段和第二线段的交界处前后设置为调速区；获取执行件在第一线段上的计划移动速度和在第二线段上的计划移动速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁旺，石建军，苗立晓，
申请(专利权)人：深圳市华成工业控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：