CN102681540A - 一种机器人六自由度的运动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机器人六自由度的运动控制方法，它包括以下步骤：步骤S1、分解所述机器人的整体工程运动方案；步骤S2、根据预设的定位位置，确定所述机器人在六自由度上的位移路径和位移距离；步骤S3、设定初始的反馈距离值和反馈路径轨迹值；步骤S4、确定所述机器人在六自由度上的移动方案；步骤S5、控制所述机器人在六自由度上运动；步骤S6、判断机器人是否到达所述的预设的定位位置。本发明具有大大提高了机器人各个关节运动控制的精度和速度优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人运动控制方法，特别是一种机器人六自由度的运动控制方法。
背景技术
现今机器人技术也日渐成熟，机器人向着智能化、人性化方向发展，与此同时机器人的组成结构也越来越庞大，越来越复杂。传统的串联机器人具有较大的工作空间、灵活的操作性能等优点，在工业生产中得到了广泛的应用，但是它同样也具有位置精度低和速度慢等缺点。因此人们迫切需要有另外一种结构形式的机器人可供选择，以提高机器人各个关节运动的精度和速度。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种机器人六自由度的运动控制方法，使机器人以足够大的速度和精度跟踪范围，保证机器人各个关节定位精度和速度大大提高，以便此种机器人能在自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场中有广泛的应用。
本发明的技术方案是：一种机器人六自由度的运动控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤S1、分解所述机器人的整体工程运动方案；
步骤S2、根据预设的定位位置，确定所述机器人在六自由度上的位移路径和位移距离；
步骤S3、设定初始的反馈距离值和反馈路径轨迹值；
步骤S4、确定所述机器人在六自由度上的移动方案；
步骤S5、控制所述机器人在六自由度上运动；
步骤S6、判断机器人是否到达所述的预设的定位位置。
在上述机器人六自由度的运动控制方法中，步骤S1是将机器人的整体工程运动方案分解为六自由度即三直线轴：X轴、Y轴、Z轴和三旋转轴：ωX轴、ωY轴、ωZ轴的独立运动方案。
在上述机器人六自由度的运动控制方法中，步骤S2是根据预设的定位位置，确定机器人在所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的位移路径，并据此计算出机器人为移动到所述定位位置分别需要移动的位移距离。
在上述机器人六自由度的运动控制方法中，步骤S3是根据步骤S2中确定的所述位移路径和位移距离，分别设置所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的初始的反馈路径轨迹值和反馈距离值。
在上述机器人六自由度的运动控制方法中，步骤S4是根据所述的反馈路径轨迹值和反馈距离值设定所述机器人分别在X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的下一步的移动方案，该移动方案包括所述机器人的移动顺序和运动速度。
在上述机器人六自由度的运动控制方法中，步骤S5是按照步骤S4提供的所述移动方案控制机器人在所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的每一步的运动，所述步骤S5通过伺服驱动系统和谐波减速器实现的。
在上述机器人六自由度的运动控制方法中，步骤S6是在机器人完成每一步的移动方案后，调整所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的所述反馈路径轨迹值和反馈距离值，并根据调整后的反馈路径轨迹值和反馈距离值判断所述机器人是否到达预设的定位位置，如果是，则向机器人发出结束指令，反之，则重复步骤S4。
由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过分解实施多个自由度位置的独立运动控制，保证了机器人复杂运动的定位精度，对机器人实施工程动作提供了定位精度和运动速度的保证，因此大大提高了机器人各个关节运动控制的精度和速度。
附图说明
图1是本发明一种机器人六自由度的运动控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明的具体实施例进行详细说明。
一种机器人六自由度的运动控制方法，它包括以下步骤：
步骤S1、分解所述机器人的整体工程运动方案，具体来说，即是将机器人的整体工程运动方案分解为六自由度即三直线轴：X轴、Y轴、Z轴和三旋转轴：ωX轴、ωY轴、ωZ轴的独立运动方案，所述步骤S1是通过使用PowerPC嵌入式系统实现的；
步骤S2、根据预设的定位位置，确定所述机器人在六自由度上的位移路径和位移距离，具体来说，即是根据预设的定位位置，确定机器人在所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的位移路径，并据此计算出机器人为移动到所述定位位置分别需要移动的位移距离，所述步骤2是通过MCU单片机给定模块实现的；
步骤S3、设定初始的反馈距离值和反馈路径轨迹值，具体来说，即是根据步骤S2中确定的所述位移路径和位移距离，分别设置所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的初始的反馈路径轨迹值和反馈距离值，所述S3是通过绝对值编码器和模拟激光焊缝跟踪电路实现的；
步骤S4、确定所述机器人在六自由度上的移动方案，具体来说，即是根据所述的反馈路径轨迹值和反馈距离值设定所述机器人分别在X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的下一步的移动方案，该移动方案包括所述机器人分别在X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的移动顺序和运动速度，其中移动顺序是指机器人下一步各轴上的移动协调顺序关系，如哪个轴先动，哪个轴后动，哪几个轴配合同时运动等，其中运动速度是指机器人下一步各轴上的运动速度快慢，如远离定位时机器人在各轴上的运动速度较快，当机器人接近定位位置时机器人在各轴上的运动速度放慢，所述步骤S4是使用PC机专用运动控制卡实现的；
步骤S5、控制所述机器人在六自由度上运动，具体来说，即是按照步骤S4提供的所述移动方案控制机器人在所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的每一步的运动，所述步骤S5是通过伺服驱动系统和谐波减速器实现的，其中伺服驱动系统控制机器人各轴上的协调运动，而谐波减速器控制机器人在各轴上的运动速度快慢；
步骤S6、判断机器人在六自由度上的预设的定位位置是否到达，具体来说，即是在机器人完成每一步的移动方案后，调整所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的所述反馈路径轨迹值和反馈距离值，确保机器人始终在正确的方向上运动，并根据调整后的反馈路径轨迹值和反馈距离值判断所述机器人是否到达预设的定位位置，如果是，则向机器人发出结束指令，反之，则重复步骤S4。
综上所述，本发明保证了机器人复杂运动的定位精度，对机器人实施工程动作提供了定位精度和运动速度的保证，因此大大提高了机器人各个关节运动控制的精度和速度。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种机器人六自由度的运动控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤S1、分解所述机器人的整体工程运动方案；
步骤S2、根据预设的定位位置，确定所述机器人在六自由度上的位移路径和位移距离；
步骤S3、设定初始的反馈距离值和反馈路径轨迹值；
步骤S4、确定所述机器人在六自由度上的移动方案；
步骤S5、控制所述机器人在六自由度上运动；
步骤S6、判断机器人是否到达所述的预设的定位位置。
2.根据权利要求1所述一种机器人六自由度的运动控制方法，其特征在于，所述步骤S1是将机器人的整体工程运动方案分解为六自由度即三直线轴：X轴、Y轴、Z轴和三旋转轴：ωX轴、ωY轴、ωZ轴的独立运动方案。
3.根据权利要求2所述一种机器人六自由度的运动控制方法，其特征在于，所述步骤S2是根据预设的定位位置，确定机器人在所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的位移路径，并据此计算出机器人为移动到所述定位位置分别需要移动的位移距离。
4.根据权利要求2所述一种机器人六自由度的运动控制方法，其特征在于，所述步骤S3是根据步骤S2中确定的所述位移路径和位移距离，分别设置所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的初始的反馈路径轨迹值和反馈距离值。
5.根据权利要求2所述一种机器人六自由度的运动控制方法，其特征在于，所述步骤S4是根据所述的反馈路径轨迹值和反馈距离值设定所述机器人分别在X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的下一步的移动方案，该移动方案包括所述机器人的移动顺序和运动速度。
6.根据权利要求2所述一种机器人六自由度的运动控制方法，其特征在于，所述步骤S5是按照步骤S4提供的所述移动方案控制机器人在所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的每一步的运动，所述步骤S5是通过伺服驱动系统和谐波减速器实现的。
7.根据权利要求2所述一种机器人六自由度的运动控制方法，其特征在于，所述步骤S6是在机器人完成每一步的移动方案后，调整所述X轴、Y轴、Z轴、ωX轴、ωY轴和ωZ轴上的所述反馈路径轨迹值和反馈距离值，并根据调整后的反馈路径轨迹值和反馈距离值判断所述机器人是否到达预设的定位位置，如果是，则向机器人发出结束指令，反之，则重复步骤S4。
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