协同运动控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种协同运动控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质，涉及机器人控制技术领域。本申请在获取到附加轴系统按照当前附加轴运动规划轨迹运动时的期望输出末端位姿，以及目标工业机器人当前使用的机器人末端运动规划轨迹的情况下，根据期望输出末端位姿及预存的目标工业机器人与附加轴系统之间的相对位姿变换矩阵，对机器人末端运动规划轨迹进行轨迹修正，而后控制目标工业机器人按照修正得到的机器人末端期望运动轨迹运动，使目标工业机器人的机器人末端能够跟随附加轴系统的输出末端协同运动，从而有效保留工业机器人和附加轴系统各自的运动轨迹规划独立性，并有效实现工业机器人和附加轴系统的协同运动效果。实现工业机器人和附加轴系统的协同运动效果。实现工业机器人和附加轴系统的协同运动效果。

【技术实现步骤摘要】
协同运动控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质


[0001]本申请涉及机器人控制
，具体而言，涉及一种协同运动控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，机器人技术因具有极大的研究价值及应用价值受到了各行各业的广泛重视，其中工业机器人控制便是机器人控制
中的一项重要研究方向。而在对工业机器人进行作业控制时，往往需要利用附加轴系统作为机器人外设来扩展工业机器人工作空间，通过使附加轴系统与工业机器人协同运动，确保工业机器人能够对安装在附加轴系统上的工件进行复杂加工作业（例如，焊接作业、切割作业、涂胶作业等）。因此，如何实现附加轴系统与工业机器人之间的协同运动，便是影响工件加工作业效果的重要因素。
[0003]就目前而言，业界主流通常采用的协同运动实现方案需要将工业机器人与附加轴系统视为一个整体，并针对工业机器人与附加轴系统进行耦合式运动轨迹同步规划，使工业机器人与附加轴系统各自的运动规划轨迹能够相互影响且相互配合地实现协同运动效果。但值得注意的是，这种协同运动实现方案存在明显的应用局限性，无法实现工业机器人与附加轴系统各自的单独解耦轨迹规划效果，同时也无法在单独动态修改工业机器人或附加轴系统的运动规划轨迹的情况下维持协同运动效果。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种协同运动控制方法及装置、机器人控制设备和存储介质，能够有效保留工业机器人和附加轴系统各自的运动轨迹规划独立性，并有效实现工业机器人和附加轴系统的协同运动效果，以便提升协同运动控制方案的应用普及性。
[0005]为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：第一方面，本申请提供一种协同运动控制方法，所述控制方法包括：获取附加轴系统按照当前附加轴运动规划轨迹运动时的期望输出末端位姿；获取目标工业机器人当前使用的机器人末端运动规划轨迹；根据所述期望输出末端位姿及预存的所述目标工业机器人与所述附加轴系统之间的相对位姿变换矩阵，对所述机器人末端运动规划轨迹进行轨迹修正，得到机器人末端期望运动轨迹；控制所述目标工业机器人按照所述机器人末端期望运动轨迹运动，使所述目标工业机器人的机器人末端跟随所述附加轴系统的输出末端协同运动。
[0006]在可选的实施方式中，所述获取目标工业机器人当前使用的机器人末端运动规划轨迹的步骤，包括：检测所述目标工业机器人当前是否需要执行工件加工指令；
在检测到所述目标工业机器人当前需要执行工件加工指令的情况下，将针对所述目标工业机器人的机器人末端的与所述工件加工指令匹配的加工作业前台控制轨迹，作为所述机器人末端运动规划轨迹；在检测到所述目标工业机器人当前不需要执行工件加工指令的情况下，将针对所述机器人末端的等待加工后台控制轨迹，作为所述机器人末端运动规划轨迹。
[0007]在可选的实施方式中，所述根据所述期望输出末端位姿及预存的所述目标工业机器人与所述附加轴系统之间的相对位姿变换矩阵，对所述机器人末端运动规划轨迹进行轨迹修正，得到机器人末端期望运动轨迹的步骤，包括：根据所述期望输出末端位姿计算所述附加轴系统当前的附加轴基座坐标系与输出末端坐标系之间的期望齐次变换矩阵；根据所述期望齐次变换矩阵、所述相对位姿变换矩阵以及所述输出末端坐标系与工件坐标系之间的预设齐次变换矩阵，计算得到所述工件坐标系当前与所述目标工业机器人的机器人基座坐标系之间的目标齐次变换矩阵；按照所述目标齐次变换矩阵对所述机器人末端运动规划轨迹记录的目标相对位姿关系进行参数调整，得到所述机器人末端期望运动轨迹，其中所述目标相对位姿关系用于描述所述工件坐标系与所述机器人基座坐标系之间的相对位姿关系。
[0008]在可选的实施方式中，所述工件坐标系与所述机器人基座坐标系之间的目标齐次变换矩阵采用如下式子计算得到：；其中，用于表示所述工件坐标系W与所述机器人基座坐标系B之间的目标齐次变换矩阵，用于表示所述附加轴基座坐标系D与所述机器人基座坐标系B之间的已标定齐次变换矩阵，用于表示所述输出末端坐标系C与所述附加轴基座坐标系D之间的期望齐次变换矩阵，用于表示所述工件坐标系W与所述输出末端坐标系C之间的预设齐次变换矩阵，其中所述已标定齐次变换矩阵为所述目标工业机器人与所述附加轴系统之间的相对位姿变换矩阵。
[0009]在可选的实施方式中，所述控制所述目标工业机器人按照所述机器人末端期望运动轨迹运动的步骤，包括：基于机器人逆运动学原理对所述机器人末端期望运动轨迹进行逆运动学求解，得到所述目标工业机器人的各机器人关节的关节期望位置；针对所述目标工业机器人的每个机器人关节，按照该机器人关节的关节期望位置调整该机器人关节的实际关节位置。
[0010]在可选的实施方式中，所述控制方法还包括：获取外部录入的工件加工需求内容，并针对所述目标工业机器人的机器人末端，规划形成与所述工件加工需求内容对应的加工作业前台控制轨迹；获取外部录入的等待加工需求内容，并针对所述目标工业机器人的机器人末端，规划形成与所述等待加工需求内容对应的等待加工后台控制轨迹。
[0011]第二方面，本申请提供一种协同运动控制装置，所述控制装置包括：附加轴位姿获取模块，用于获取附加轴系统按照当前附加轴运动规划轨迹运动时的期望输出末端位姿；机器人轨迹获取模块，用于获取目标工业机器人当前使用的机器人末端运动规划轨迹；机器人轨迹修正模块，用于根据所述期望输出末端位姿及预存的所述目标工业机器人与所述附加轴系统之间的相对位姿变换矩阵，对所述机器人末端运动规划轨迹进行轨迹修正，得到机器人末端期望运动轨迹；机器人运动控制模块，用于控制所述目标工业机器人按照所述机器人末端期望运动轨迹运动，使所述目标工业机器人的机器人末端跟随所述附加轴系统的输出末端协同运动。
[0012]在可选的实施方式中，所述控制装置还包括：机器人轨迹规划模块，用于获取外部录入的工件加工需求内容，并针对所述目标工业机器人的机器人末端，规划形成与所述工件加工需求内容对应的加工作业前台控制轨迹；所述机器人轨迹规划模块，还用于获取外部录入的等待加工需求内容，并针对所述目标工业机器人的机器人末端，规划形成与所述等待加工需求内容对应的等待加工后台控制轨迹。
[0013]第三方面，本申请提供一种机器人控制设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器可执行所述计算机程序，以实现前述实施方式中任意一项所述的协同运动控制方法。
[0014]第四方面，本申请提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现前述实施方式中任意一项所述的协同运动控制方法。
[0015]在此情况下，本申请实施例的有益效果可以包括以下内容：本申请在获取到附加轴系统按照当前附加轴运动规划轨迹运动时的期望输出末端位姿，以及目标工业机器人当前使用的机器人末端运动规划轨迹的情况下，根据期望输出末端位姿及预存的目标工业机器人与附加轴系统之间的相对位姿变换矩阵，对机器人末端运动规划轨迹进行轨迹修正，而后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种协同运动控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：获取附加轴系统按照当前附加轴运动规划轨迹运动时的期望输出末端位姿；获取目标工业机器人当前使用的机器人末端运动规划轨迹；根据所述期望输出末端位姿及预存的所述目标工业机器人与所述附加轴系统之间的相对位姿变换矩阵，对所述机器人末端运动规划轨迹进行轨迹修正，得到机器人末端期望运动轨迹；控制所述目标工业机器人按照所述机器人末端期望运动轨迹运动，使所述目标工业机器人的机器人末端跟随所述附加轴系统的输出末端协同运动。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取目标工业机器人当前使用的机器人末端运动规划轨迹的步骤，包括：检测所述目标工业机器人当前是否需要执行工件加工指令；在检测到所述目标工业机器人当前需要执行工件加工指令的情况下，将针对所述目标工业机器人的机器人末端的与所述工件加工指令匹配的加工作业前台控制轨迹，作为所述机器人末端运动规划轨迹；在检测到所述目标工业机器人当前不需要执行工件加工指令的情况下，将针对所述机器人末端的等待加工后台控制轨迹，作为所述机器人末端运动规划轨迹。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述期望输出末端位姿及预存的所述目标工业机器人与所述附加轴系统之间的相对位姿变换矩阵，对所述机器人末端运动规划轨迹进行轨迹修正，得到机器人末端期望运动轨迹的步骤，包括：根据所述期望输出末端位姿计算所述附加轴系统当前的附加轴基座坐标系与输出末端坐标系之间的期望齐次变换矩阵；根据所述期望齐次变换矩阵、所述相对位姿变换矩阵以及所述输出末端坐标系与工件坐标系之间的预设齐次变换矩阵，计算得到所述工件坐标系当前与所述目标工业机器人的机器人基座坐标系之间的目标齐次变换矩阵；按照所述目标齐次变换矩阵对所述机器人末端运动规划轨迹记录的目标相对位姿关系进行参数调整，得到所述机器人末端期望运动轨迹，其中所述目标相对位姿关系用于描述所述工件坐标系与所述机器人基座坐标系之间的相对位姿关系。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述工件坐标系与所述机器人基座坐标系之间的目标齐次变换矩阵采用如下式子计算得到：；其中，用于表示所述工件坐标系W与所述机器人基座坐标系B之间的目标齐次变换矩阵，用于表示所述附加轴基座坐标系D与所述机器人基座坐标系B之间的已标定齐次变换矩阵，用于表示所述输出末端坐标系C与所述附加轴基座坐标系D之间的期望齐次变换矩阵，用于表示所述工件坐标系W与所述输出末端坐标系C之间的预设齐次变换矩阵，其中所述已标定齐次...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冰，牛建伟，侯人鸾，马群，于晓龙，任涛，杨帆，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：