轨迹圆滑过渡方法、装置及计算机可读介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种轨迹圆滑过渡方法、装置及计算机可读介质。其中方法包括：获取已规划完成的第一轨迹、第二轨迹、第一轨迹和第二轨迹的连接点、及过渡半径；以连接点为圆心，以过渡半径为半径确定球体，与第一轨迹相交于第一相交点，与第二轨迹相交于第二相交点；分别计算第一相交点在第一轨迹上对应的第一时刻和第二相交点在第二轨迹上对应的第二时刻；根据第一时刻和第二时刻设置过渡时间；将第一轨迹中最后运行时间为过渡时间的第一子轨迹与第二轨迹中开始运行时间为过渡时间的第二子轨迹进行轨迹融合，生成过渡段轨迹。本发明专利技术解决两条轨迹不共面或者两条轨迹只有姿态移动而无位置移动时的圆滑问题。位置移动时的圆滑问题。位置移动时的圆滑问题。

【技术实现步骤摘要】
轨迹圆滑过渡方法、装置及计算机可读介质


[0001]本申请主要涉及工业机器人领域，具体地涉及一种轨迹圆滑过渡方法、装置及计算机可读介质。

技术介绍

[0002]工业机器人在工业自动化的发展中发挥的作用越来越突出，轨迹规划是机器人控制系统中的核心功能。工业机器人基本轨迹通常由直线轨迹、圆弧轨迹和关节空间点到点轨迹组成，而在实际应用中的各种复杂轨迹都是以基本轨迹依次组合衔接而成。前后两条轨迹的衔接点处通常存在不光滑拐角，因此机器人在衔接点处通常需要减速到停止，再沿后一条轨迹开始加速运行，否则会因速度和加速度的突变而产生严重的冲击，使机器人发生抖动甚至损坏机器人机械部件。然而在各种实际应用中，要求机器人轨迹平滑没有拐角，尽量避免速度上的波动或者以较高的速度通过衔接点以提高工作节拍。为了满足这样的实际需求，就需要在前后两条轨迹间插入一段过渡轨迹，并且要求这段过渡轨迹足够平滑，能够使得机器人能以一个较为平顺的速度从前段轨迹切入后段轨迹。
[0003]比较常见的轨迹圆滑过渡算法如圆弧过渡，即通过一段圆弧连接前后两条轨迹。圆弧分别与前一条轨迹和后一条轨迹相切于点S与点E，机器人沿前一条轨迹运行至S即切入圆弧形过渡轨迹，运行至E即切入后一条轨迹。圆弧过渡在过渡段与轨迹衔接处存在加速度的跳变，会导致机械震动，且圆弧只能解决两条共面轨迹间的过渡问题，当两条轨迹不共面或者两条轨迹只有姿态移动而无位置移动时，无法使用圆弧连接前后两条轨迹，限制了圆弧过渡的实际应用的范围。

技术实现思路

[0004]本申请所要解决的技术问题是提供一种轨迹圆滑过渡方法、装置及计算机可读介质，解决笛卡尔空间过渡算法难以处理两条轨迹不共面或者两条轨迹只有姿态移动而无位置移动时的圆滑问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本申请提供一种轨迹圆滑过渡方法，包括：获取已规划完成的第一轨迹、第二轨迹、第一轨迹和第二轨迹的连接点以及过渡半径；以所述连接点为圆心，以所述过渡半径为半径确定球体，与所述第一轨迹相交于第一相交点，与所述第二轨迹相交于第二相交点；分别计算所述第一相交点在所述第一轨迹上对应的第一时刻和所述第二相交点在所述第二轨迹上对应的第二时刻；根据所述第一时刻和所述第二时刻设置过渡时间；将所述第一轨迹中最后运行时间为所述过渡时间的第一子轨迹与所述第二轨迹中开始运行时间为所述过渡时间的第二子轨迹进行轨迹融合，生成过渡段轨迹；将所述过渡段轨迹分别与所述第一相交点和所述第二相交点连接，生成整段连续运行轨迹。
[0006]在本专利技术一实施例中，通过二分法查找计算所述第一相交点在所述第一轨迹上对应的第一时刻和/或通过二分法查找计算所述第二相交点在所述第二轨迹上对应的第二时刻。
[0007]在本专利技术一实施例中，通过二分法查找计算所述第一相交点在所述第一轨迹上对应的第一时刻包括：
[0008]a.定义所述第一轨迹上的第一位置和第二位置，且设置所述第一位置为所述第一轨迹的起点，所述第二位置为所述连接点；
[0009]b.定义从所述第一位置运动到所述第二位置所需时间的一半定义为第一中间时刻，且定义所述第一中间时刻对应在所述第一轨迹上的位置为第一中间点；
[0010]c.根据所述第一中间点与所述连接点的坐标计算所述第一中间点与所述连接点之间的距离；
[0011]d.若所述距离大于所述过渡半径，则将所述第一中间点更新为所述第一位置，将所述第一中间时刻更新为所述第一位置对应的时刻，反之则将所述第一中间点更新为所述第二位置，将所述第一中间时刻更新为所述第二位置对应的时刻；
[0012]e.若所述第一位置和所述第二位置之间的距离小于第一允许误差范围，则将所述第一位置作为所述第一相交点，所述第一位置对应的时刻作为所述第一时刻，否则返回步骤b继续迭代。
[0013]在本专利技术一实施例中，通过二分法查找计算所述第二相交点在所述第二轨迹上对应的第二时刻包括：
[0014]a.定义所述第二轨迹上的第三位置和第四位置，且设置所述第三位置为所述连接点，所述第四位置为所述第二轨迹的终点；
[0015]b.定义从所述第三位置运动到所述第四位置所需时间的一半定义为第二中间时刻，且定义所述第二中间时刻对应在所述第二轨迹上的位置为第二中间点；
[0016]c.根据所述第二中间点与所述连接点的坐标计算所述第二中间点与所述连接点之间的距离；
[0017]d.若所述距离大于所述过渡半径，则将所述第二中间点更新为所述第四位置，将所述第二中间时刻更新为所述第四位置对应的时刻，反之则将所述第二中间点更新为所述第三位置，将所述第二中间时刻更新为所述第三位置对应的时刻；
[0018]e.若所述第三位置和所述第四位置之间的距离小于第二允许误差范围，则将所述第三位置作为所述第二相交点，所述第三位置对应的时刻作为所述第二时刻，否则返回步骤b继续迭代。
[0019]在本专利技术一实施例中，根据所述第一时刻和所述第二时刻设置过渡时间包括：取所述第一相交点到所述连接点的运行时间与所述连接点到所述第二相交点的运行时间中的较小值为过渡时间。
[0020]在本专利技术一实施例中，将所述第一轨迹中最后运行时间为所述过渡时间的第一子轨迹与所述第二轨迹中开始运行时间为所述过渡时间的第二子轨迹进行轨迹融合，生成过渡段轨迹包括：将所述连接点在笛卡尔空间的坐标代入所述第一轨迹之后反解得到其在关节空间的坐标；将所述第一子轨迹对应的时刻代入所述第一轨迹之后反解得到其在关节空间的第一运行状态信息，第一运行状态信息包括位置、速度和加速度；将所述第二子轨迹对应的时刻代入所述第二轨迹之后反解得到其在关节空间的第二运行状态信息，第二运行状态信息包括位置、速度和加速度；将所述第一运行状态信息和所述第二运行状态信息相加，生成过渡段轨迹。
[0021]在本专利技术一实施例中，将所述第一运行状态信息和所述第二运行状态信息相加，生成过渡段轨迹包括：将所述第一运行状态信息的位置和所述第二运行状态信息的位置相加再减去所述连接点在关节空间的坐标，得到所述过渡段轨迹的位置；将所述第一运行状态信息的速度和所述第二运行状态信息的速度相加得到所述过渡段轨迹的速度；将所述第一运行状态信息的加速度和所述第二运行状态信息的加速度相加得到所述过渡段轨迹的加速度。
[0022]在本专利技术一实施例中，还包括对所述过渡段轨迹做关节限位校核、电机转速校核与电机转矩校核，如果校核不通过，则减小过渡时间重新进行轨迹融合，之后再次校核，依次重复直到校核通过。
[0023]为了解决上述技术问题，本申请提供一种轨迹圆滑过渡装置，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行所述指令以实现如上所述的轨迹圆滑过渡方法。
[0024]为了解决上述技术问题，本申请提供一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如上所述的轨迹圆滑过渡方法。
[0025]本申请的技术方案相比现有技术的有益效果如下：
[0026]本申请的轨迹圆滑过渡方法通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨迹圆滑过渡方法，其特征在于，包括：获取已规划完成的第一轨迹、第二轨迹、第一轨迹和第二轨迹的连接点以及过渡半径；以所述连接点为圆心，以所述过渡半径为半径确定球体，与所述第一轨迹相交于第一相交点，与所述第二轨迹相交于第二相交点；分别计算所述第一相交点在所述第一轨迹上对应的第一时刻和所述第二相交点在所述第二轨迹上对应的第二时刻；根据所述第一时刻和所述第二时刻设置过渡时间；将所述第一轨迹中最后运行时间为所述过渡时间的第一子轨迹与所述第二轨迹中开始运行时间为所述过渡时间的第二子轨迹进行轨迹融合，生成过渡段轨迹；将所述过渡段轨迹分别与所述第一相交点和所述第二相交点连接，生成整段连续运行轨迹。2.如权利要求1所述的轨迹圆滑过渡方法，其特征在于，通过二分法查找计算所述第一相交点在所述第一轨迹上对应的第一时刻和/或通过二分法查找计算所述第二相交点在所述第二轨迹上对应的第二时刻。3.如权利要求2所述的轨迹圆滑过渡方法，其特征在于，通过二分法查找计算所述第一相交点在所述第一轨迹上对应的第一时刻包括：a.定义所述第一轨迹上的第一位置和第二位置，且设置所述第一位置为所述第一轨迹的起点，所述第二位置为所述连接点；b.定义从所述第一位置运动到所述第二位置所需时间的一半定义为第一中间时刻，且定义所述第一中间时刻对应在所述第一轨迹上的位置为第一中间点；c.根据所述第一中间点与所述连接点的坐标计算所述第一中间点与所述连接点之间的距离；d.若所述距离大于所述过渡半径，则将所述第一中间点更新为所述第一位置，将所述第一中间时刻更新为所述第一位置对应的时刻，反之则将所述第一中间点更新为所述第二位置，将所述第一中间时刻更新为所述第二位置对应的时刻；e.若所述第一位置和所述第二位置之间的距离小于第一允许误差范围，则将所述第一位置作为所述第一相交点，所述第一位置对应的时刻作为所述第一时刻，否则返回步骤b继续迭代。4.如权利要求2所述的轨迹圆滑过渡方法，其特征在于，通过二分法查找计算所述第二相交点在所述第二轨迹上对应的第二时刻包括：a.定义所述第二轨迹上的第三位置和第四位置，且设置所述第三位置为所述连接点，所述第四位置为所述第二轨迹的终点；b.定义从所述第三位置运动到所述第四位置所需时间的一半定义为第二中间时刻，且定义所述第二中间时刻对应在所述第二轨迹上的位置为第二中间点；c.根据所述第二中间点与所述连接点的坐标计算所述第二中间点与所述连接点之间的距离；d.若所述距离大于所述过渡半径，则将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯赟，贺岩，陈凯文，
申请(专利权)人：上海捷勃特机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：