机器人的关节约束轨迹规划方法、装置、设备和介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机器人的关节约束轨迹规划方法，包括：根据关节力矩约束条件，确定第五参数，并根据关节加速度约束条件，确定第六参数；根据关节速度约束条件，确定预设路径点的路径速度范围，并根据路径速度范围、第五参数、和第六参数，确定目标函数的目标约束条件；根据目标约束条件以及目标函数对目标机器人在预设路径点的路径速度进行优化，并根据最优路径速度确定目标机器人在轨迹规划时刻时所对应的规划关节位置。本发明专利技术通过添加关节力矩约束条件、关节加速度约束条件和关节速度约束条件来对目标机器人进行关节约束轨迹规划，从而避免目标机器人出现关节过载或关节性能利用低的问题，提高了机器人的轨迹规划的精度。提高了机器人的轨迹规划的精度。提高了机器人的轨迹规划的精度。

【技术实现步骤摘要】
机器人的关节约束轨迹规划方法、装置、设备和介质


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种机器人的关节约束轨迹规划方法、装置、设备和介质。

技术介绍

[0002]机器人运动控制系统是整个机器人操作系统中的核心组件，其直接作用于机器人本体，并影响到真实物理环境中的作业过程与结果，而轨迹规划又是运动控制中最为基础和关键的技术之一。
[0003]传统的轨迹规划方法通常仅考虑到静态约束，并未考虑到关节约束，这就导致对于机器人的关节轨迹规划的准确度较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种机器人的关节约束轨迹规划方法、装置、设备和介质，以解决现有技术对于机器人的关节轨迹规划的准确度较低的问题。
[0005]根据本专利技术的一方面，提供了一种机器人的关节约束轨迹规划方法，包括：
[0006]确定目标机器人的关节位置与路径位置之间的第一非线性关系、关节速度与路径速度之间的第二非线性关系、以及关节加速度与路径速度和路径加速度之间的第三线性关系；
[0007]根据所述第一非线性关系、所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人的关节约束轨迹规划方法，其特征在于，包括：确定目标机器人的关节位置与路径位置之间的第一非线性关系、关节速度与路径速度之间的第二非线性关系、以及关节加速度与路径速度和路径加速度之间的第三非线性关系；根据所述第一非线性关系、所述第二非线性关系、所述第三非线性关系以及机器人动力学方程，确定目标机器人的关节力矩与路径速度和路径加速度之间的第四非线性关系；确定所述第四非线性关系中与所述路径速度关联的第一参数，以及与所述路径加速度关联的第二参数，并确定所述第三非线性关系中与所述路径速度关联的第三参数，以及与所述路径加速度关联的第四参数；根据第一非线性约束条件和所述第四非线性关系的关节力矩约束条件，确定所述第一非线性约束条件中的第五参数，并根据第二非线性约束条件和所述第三非线性关系的关节加速度约束条件，确定所述第二非线性约束条件中的第六参数；确定所述目标机器人在预设路径点对应的标准路径位置，以及根据所述标准路径位置和所述第二非线性关系的关节速度约束条件，确定所述预设路径点的路径速度范围，并根据所述路径速度范围、所述标准路径位置、所述第一参数、所述第二参数、所述第三参数、所述第四参数、所述第五参数、和所述第六参数，确定目标函数的目标约束条件；根据所述目标约束条件以及所述目标函数对所述目标机器人在所述预设路径点的路径速度进行优化，确定目标机器人在所述预设路径点的最优路径速度，并根据所述最优路径速度、所述标准路径位置、以及轨迹规划时刻，确定所述目标机器人在所述轨迹规划时刻时所对应的规划关节位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一非线性关系为：q＝q(s)；所述第二非线性关系为：所述第三非线性关系为：其中，s表示所述路径位置，q表示所述关节位置，表示所述路径速度，表示所述关节加速度，表示所述路径加速度，q()是三次非线性多项式。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一非线性关系、所述第二非线性关系、所述第三非线性关系以及机器人动力学方程，确定目标机器人的关节力矩与路径速度和路径加速度之间的第四非线性关系，包括：将所述第一非线性关系、所述第二非线性关系、以及所述第三非线性关系代入至所述机器人动力学方程中，得到所述第四非线性关系；其中，所述第四非线性关系为：所述机器人动力学方程为：其中，A()表示惯性矩阵，B()表示科氏力和向心力系数矩阵，f()表示重力矩，τ表示关
节力矩。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述第四非线性关系中与所述路径速度关联的第一参数，以及与所述路径加速度关联的第二参数，包括：将所述第四非线性关系中的如下参数作为所述第一参数：A(q(s))q
″
(s)+q
′
(s)
T
B(q(s))q
′
(s)；将所述第四非线性关系中的如下参数作为所述第二参数：A(q(s))q
′
(s)。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述第三非线性关系中与所述路径速度关联的第三参数，以及与所述路径加速度关联的第四参数，包括：将所述第三非线性关系中的如下参数作为所述第三参数：q
″
(s)；将所述第三非线性关系中的如下参数作为所述第四参数：q
′
(s)。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据第一非线性约束条件和所述第四非线性关系的关节力矩约束条件，确定所述非线性约束条件中的第五参数，包括：将所述关节力矩约束条件代入至所述第一非线性约束条件中，确定所述第一非线性约束条件中的第五参数；其中，所述关节力矩约束条件为：τ
min
≤τ≤τ
max
；其中，τ表示关节力矩，τ
min
表示关节力矩的最小值，τ
max
表示关节力矩的最大值；所述第一非线性约束条件为：Fτ≤g1；其中，g1表示所述第五参数，7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第二非线性约束条件和所述第三非线性关系的关节加速度约束条件，确定所述第二非线性约束条件中的第六参数，包括：将所述关节加速度约束条件代入至所述第二非线性约束条件中，确定所述第二非线性约束条件中的第六参数；其中，所述关节加速度约束条件为：其中，表示关节加速度，表示关节加速度的最小值，表示关节加速度的最大值；所述第二非线性约束条件为：其中，g2表示所述第六参数，8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述标准路径位置和所述第二非线性关系的关节速度约束条件，确定所述预设路径点的路径速度范围，包括：将所述关节速度约束条件和所述第二非线性关系进行合并，得到关节速度关系，并将
所述标准路径位置代入至所述关节速度关系中，确定所述预设路径点的路径速度范围；其中，所述关节速度约束条件为：其中，表示关节速度，表示关节速度的最小值，表示关节速度的最大值；所述关节速度关系为：所述路径速度范围为：9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述路径速度范围、所述标准路径位置、所述第一参数、所述第二参数、所述第三参数、所述第四参数、所述第五参数、和所述第六参数，确定目标函数的目标约束条件，包括：根据所述第五参数和所述第六参数确定所述目标约束条件的下限参数和上限参数，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：史晓立，戚祯祥，杨帆，许雄，汪辉，
申请(专利权)人：节卡机器人股份有限公司，
类型：发明
国别省市：