CN108073130B - 优化运动轨迹的方法、控制装置和设备或机器人 - Google Patents

优化运动轨迹的方法、控制装置和设备或机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于优化至少一个运动轨迹的方法、用于执行该方法的计算机程序产品和用于该目的的控制装置。从主运动轨迹出发，至少一个从运动轨迹描述了执行机构的运动。相应的从运动轨迹经由凸轮函数和/或运动学转换连接。在优化方法中将运动轨迹划分为多个区域。根据从运动轨迹的边界条件为每个区域计算主运动轨迹的最大速度。此外，选出最高和最低的最大速度的差。随后，缩小具有最高的最大速度的区域并且扩大具有最低的最大速度的区域直到两个最大速度的差小于公差为止。

Description

优化运动轨迹的方法、控制装置和设备或机器人
技术领域
本发明涉及了一种用于优化运动轨迹的方法、计算机程序产品以及设备或机器人。
背景技术
至少一个从运动轨迹取决于主运动轨迹的运动轨迹也被称为凸轮运动轨迹或简称为凸轮又或者电凸轮传动机构(elektronisches Kurvengetriebe)。凸轮运动轨迹现今广泛流传，但是必须经常手动优化。这种优化的缺点是浪费时间。驱动装置通常具有例如是最大的旋转速度或最大的加速度的边界条件。
DE 10 2007 049 447 A1涉及一种用于电子模拟这样的凸轮的方法。
发明内容
由于难以确定这样的凸轮运动轨迹且这样的确定特别浪费时间，本发明的目的在于，提供一种改善的方法，以便优化运动轨迹。
在用于优化运动轨迹的方法中，至少一个从运动轨迹分别取决于主运动轨迹，
其中，相应的从运动轨迹由边界条件所决定，
其中，提供优化的运动轨迹，
其中，主运动轨迹和至少一个从运动轨迹具有限定区域，并且相应的限定区域具有多个插值点，其中，插值点将相应的限定区域划分为多个区域，
其中，预设用于主速度剖面(Master-Geschwindigkeitsprofil)的公差，其中，方法包括以下方法步骤：
S1通过插值点限定多个区域，
S2限定相应的从运动轨迹的边界条件，
S3将插值点分布到主/从运动轨迹的相应的限定区域上，
S4在相应的区域中维持边界条件的条件下确定主运动轨迹的相应的最大速度，
S5确定具有主运动轨迹的最高的最大速度的区域，
S6确定具有主运动轨迹的最低的最大速度的区域，
S7检查最高的最大速度和最低的最大速度的差是否大于公差，
如果差大于公差：
S8通过使插值点朝向彼此移动，缩小具有最高的最大速度的区域，和/或
S9通过使插值点远离彼此移动，扩大具有最低的最大速度的区域，
S10利用缩小的区域和扩大的区域执行方法步骤S4、S5、S6和S7，并且
S11如果差小于等于公差，将相应的运动轨迹提供作为优化的运动轨迹。
优选地，将用于主运动轨迹的速度调整为恒定的值。
另外，本发明基于仍未令人满意地解决的任务：同时并且自动地优化取决于主运动轨迹的从运动轨迹。
在此，运动轨迹是(旋转)速度或路径(在线性运动时)或者旋转角(在旋转运动时)的特别是时间上的变化曲线。
相应的运动轨迹常常是周期性的。在周期性反复的运动中有利的是，限定区域是运动的周期。
运动轨迹要么是虚拟的运动轨迹、要么是真实的运动轨迹。虚拟的运动轨迹例如是虚拟轴的运动轨迹。
特别地，在机器人的情况中，虚拟轴能够是末端执行器沿着一个方向的运动。在机器人的情况中，真实轴对应用于使机器臂运动的驱动装置。
真实的运动轨迹一般描述了驱动装置的运动，如电动机或直线电动机的运动。因此，在旋转运动中，限定区域能够是一次旋转(Phi＝0....360°)。优选地，运动轨迹作为限定区域之中的相应的位置给出。
通常，运动轨迹由于边界条件而在其形状上受限制。边界条件通常通过驱动装置的物理界限、如最大加速度、最大速度或最大晃动来建立。
优化的运动轨迹通过对从运动轨迹和可选的主运动轨迹的优化来提供。优选地，为控制装置、示例地是可编程逻辑控制器(SPS)提供优化的运动轨迹。控制装置用于根据优化的运动轨迹控制或调节多个驱动装置。
插值点理解为运动轨迹的分布在限定区域中的点。特别地，在插值点处预设从或主运动轨迹的值。根据相应的运动轨迹的值能够限定或预设相应的运动轨迹。
对于各个方法步骤：
对于S1
将限定区域划分为多个区域。一个区域分别通过两个插值点限制。分别邻接于限定区域的边缘的区域由限定区域的相应的(外)边缘限制。这意味着，限定区域的边缘点相当于将相应的区域限制到边缘的插值点。
对于S2
示例性地，分配相应的从运动轨迹的最小和/或最大速度作为边界条件。边界条件优选地通过相应地限制相应的从运动轨迹的导数进行预设。
对于S3
优选地，如下地将插值点分布到限定区域上，即第一插值点大约布置在限定区域的中间。该插值点将限定区域分为两个区域。另外的插值点能够分布在相应的区域中。通过插值点将相应的区域分为多个较小的区域。
优选地，插值点的分布和/或顺序由操作者或计算机程序产品本身确定。一开始，将插值点均匀分布在相应的限定区域中是有利的。均匀分布理解为以下的分布，其中插值点相对彼此分别具有相同的间距。
有利地，这些区域选择为大约相同大小的。然而，插值点也能够根据随机原则(类似于蒙特卡罗分布)分布到区域上。
此外，能够将插值点布置在多项式、如Legendre多项式或Tschebyschow多项式或其它的正交的多项式函数的零点上。
优选地，使用者仅预设插值点的相应的间距。插值点的布置顺序是预设的。
对于S4
在确定主运动轨迹的最大速度时，要注意不允许任何相应的从运动轨迹违反边界条件。
通过相应的从运动轨迹的相应的边界条件，确定主运动轨迹的相应的最大速度。该确定每次针对一个区域进行。因此，一个区域对应有一个主运动轨迹的最大速度。
在通过在此提出的方法优化之前，主运动轨迹的相应的限定区域中的最大速度相当于通过具有最小的最大速度的区域确定的速度。
对于S5和S6
一方面，确定一个以下区域(第一区域)，在其中相应的从运动轨迹的相应的边界条件允许主运动轨迹的最高的最大速度。
另一方面，确定以下区域(第二区域)，在其中相应的从运动轨迹的相应的边界条件允许主运动轨迹的最低的(最小的)最大速度。
对于S7
在下一个步骤中确定最高的最大速度和最低的最大速度的差。在未优化的运动轨迹中，差通常高于公差。公差是关于运动轨迹优化的质量的度量衡。公差优选地由使用者确定。
可替换地，接下来的方法步骤S4至S8能够一直被实施直到差的变化近似于为零的极限差。
对于S8、S9和S10
在测定了具有最高的最大速度的这样区域(第一区域)和具有最低的最大速度的这样区域(第二区域)之后，缩小第一区域并且扩大第二区域。
通常，第二区域缩小的程度与另外的区域扩大的程度一样。因此不改变限定区域。
通过缩小第一区域使得两个插值点靠拢。相应的从运动轨迹在该区域中压缩。因此，由于边界条件减小了第一区域中的主运动轨迹的最大速度。相应地反之也适用于第二区域。
重复插值点的偏移直到差小于或小于等于公差为止。
对于S11
如果差小于或小于等于公差，那么运动轨迹就是优化的。将优化的运动轨迹、特别是优化的从运动轨迹提供给控制装置或运动控制装置。
该方法的优点
当前实施的方法的主要优点在于，不改变主运动轨迹。因此能够实现特别高的运动精度，该运动通过优化的运动轨迹预设。
有利地，改变主运动轨迹，从而改变主运动轨迹的、特别是在相应的区域中的相应的速度。因此得到以下优点：同时处理相应的(主/从)运动轨迹的插值点。因此，能够实现主运动轨迹的恒定速度，而不违反特别是从运动轨迹的运动轨迹的边界条件。
对计算机程序产品的描述
计算机程序产品设计用于借助于计算单元执行在此描述的方法。对此，计算机程序产品安装在计算单元上并且为了执行而加载到主存储器中。经由计算单元的接口输出优化的运动轨迹。优选地，将优化的运动轨迹提供到控制装置处。
对控制装置的描述
控制装置用于控制或调节至少一个驱动装置、特别是电动机或直线电动机。优选地，控制装置对应有计算单元。计算单元用于特别地利用上述计算机程序产品执行本方法。优选地，控制装置构造为可编程逻辑控制器(SPS)。
优选地，控制装置用于控制或调节至少一个主驱动装置和从驱动装置。在此，控制装置、特别是在计算单元的辅助下设计用于根据相应的优化的运动轨迹控制或调节驱动装置。在此，控制装置包括用于提供优化的运动轨迹的计算单元或者控制装置对应有计算单元。
对设备或机器人的描述
设备或机器人具有驱动装置，其根据优化的运动轨迹控制机器人或设备的运动。优选地，设备设计为处理系统、包装机、生产用机床或工具机床。设备为了控制或调节驱动装置而具有前述控制装置。
该方法的另外有利的设计方案
在该方法的一个有利的设计方案中，主运动轨迹具有恒定的速度或近似恒定的速度。
这特别地适用于速度优化地完成相应的运动轨迹。近似恒定的速度理解为，将主运动过程调节到恒定的速度并且相应的从运动轨迹以主速度剖面为导向。
驱动装置的运动通过主速度剖面来预设，通过驱动装置的时间上(在调节精度的范畴中)近似不变的速度能够特别简单地设计控制装置或者运动控制装置的通道。
在该方法的另一个有利的设计方案中，特别地多次执行方法步骤S4至S10。
在多次执行以下方法步骤时：
S4在相应的区域(B)中维持边界条件(RB)的条件下确定主运动轨迹的相应的最大速度，
S5确定具有主运动轨迹的最高的最大速度的区域，
S6确定具有主运动轨迹的最低的最大速度的区域，
S7检查最高的最大速度和最低的最大速度的差是否大于公差，
如果差大于公差(T)：
S8通过使插值点朝向彼此移动，缩小具有最高的最大速度的区域，并且
S9通过使插值点远离彼此移动，扩大具有最低的最大速度的区域，
S10利用缩小的区域和扩大的区域执行方法步骤S4、S5、S6和S7。
通过多次执行优化，不仅考虑到了具有主运动轨迹的最高和最低的最大速度的区域，还考虑到了具有相应的第二大、第三大、…差的区域。
在该方法的另一个有利的设计方案中，相应的从运动轨迹经由凸轮函数(Kurvenscheibenfunktion)与主运动轨迹链接。
在此，凸轮函数理解为这样的函数，即其以特别是周期性的方式和方法描述了根据主运动轨迹的旋转运动。然而，凸轮函数能够在相应的过程
Figure GDA0002388612840000081
之间进行改变。然而，凸轮函数也能够是第二旋转运动的另外的函数。
在该方法的另一个有利的设计方案中，多个区域或在分别相邻的插值点之间的间距分别选择为相同大小的。
等间距布置的插值点具有以下优点，多个区域分别是相同大小的。由此，相应的第一或第二区域能够例如每次以10％扩大和缩小。
在该方法的另一个有利的设计方案中，相应的边界条件是最小/最大速度、最小/最大加速度、和/或最小/最大晃动。
优选地，主运动轨迹的和/或相应的从运动轨迹的边界条件通过运动轨迹的极值(最小或最大)、斜率或曲率来限定。运动轨迹的斜率作为地点到地点函数或旋转角到旋转角函数来示出，运动轨迹的斜率相当于速度到地点函数或者旋转速度到旋转角函数。根据示图，也能够选择地点到时间函数或者旋转角到时间函数以用于示出或优化。
作为边界条件适用(旋转)速度、(旋转)加速度和/或晃动的全局的、或者局部的限制。晃动通常表示地点函数或旋转角函数的三阶时间导数。
在该方法的另一个有利的设计方案中，主速度剖面不改变。
通过仅改变相应的从运动轨迹能简化地执行优化。在此优选地，主运动轨迹具有恒定的速度。
在该方法的另一个有利的设计方案中，主运动轨迹和相应的从运动轨迹经由运动学转换链接。
运动学转换理解为两个或多个运动轨迹的转换。运动学转换的优选的应用领域是机器人学。
示例地，主运动轨迹能够描述末端执行器的直线运动。相应的所对应的从运动轨迹能够描述用于各一个机器臂的驱动装置的相应的运动。
对于在预设的主运动轨迹中的运动学转换来说，示例的是用于直接或逆向的运动学转换的Denavit-Hartenberg转换。
通过该实施方案，对于机器人中的使用而言能够利用在此描述的方法简单和快速地优化运动轨迹。
在该方法的一个优选的设计方案中，主运动轨迹与虚拟的从运动轨迹链接，并且相应的虚拟的从运动轨迹与各一个真实的从运动轨迹经由运动学转换链接。
虚拟的从运动轨迹示例性地理解为机器人的末端执行器的直线运动。示例地，虚拟的从运动轨迹符合传送带的位置运动，该传送带通过主运动轨迹描述。
由相应的从运动轨迹，借助于运动学转换为机器人的单个的驱动装置计算出真实的运动轨迹。
借助于该方法能够简单和快速地优化复杂的运动任务，如特别是前述实施方式所示那样。
在该方法的另一个有利的设计方案中，相应的虚拟的从运动轨迹和/或相应的真实的从运动轨迹由相应的至少一个边界条件决定。
在此特别地，边界条件通过在相应的驱动装置运动(最大加速度、最大速度、…)时的物理界限或由相应的机器臂的稳定性来得出。
对于计算主运动轨迹的最大速度适用下述关系式：
f(x)代表相应的运动轨迹并且x代表位置/取向，其取决于时间t。
另外适用：
Figure GDA0002388612840000101
Figure GDA0002388612840000102
Figure GDA0002388612840000103
以及
Figure GDA0002388612840000104
随后对于主运动轨迹的最大速度(v_max_v或被称为v_max)来说，在边界条件中适用的是，从运动轨迹具有最大速度：
Figure GDA0002388612840000111
该公式特别地适用于主运动轨迹的恒定的速度。
类似地，对于主运动轨迹的最大速度(v_max_a或被称为v_max)来说在边界条件中适用的是，从运动轨迹具有最大加速度：
Figure GDA0002388612840000112
此外，对于主运动轨迹的最大速度(v_max_r或被称为v_max)来说在边界条件中适用的是，从运动轨迹具有最大晃动(加速度的时间上的改变)：
Figure GDA0002388612840000113
附图说明
接下来根据附图详细描述本发明。显而易见，附图所示的特征也能够单独地根据本发明组合为新的实施例，这并不脱离本发明的保护范围。在此示出
图1是运动轨迹的关系，
图2是多个运动轨迹，
图3是流程图，
图4是运动学转换的应用，以及
图5是具有计算单元的控制装置。
具体实施方式
图1示出了运动轨迹Xm、Xs1、Xs2、Xsn的关系。从主运动轨迹Xm出发，经由凸轮函数KS1、KS2、KSn链接相应的从运动轨迹Xs1、Xs2、Xsn。相应的凸轮函数KS1、KS2、KSn从主运动轨迹Xm出发确定了相应的从运动轨迹Xs1、Xs2、Xsn。主运动轨迹示例性地从真实的主轴MA或虚拟的主轴MA出发。虚拟的主轴MA在现有技术中也被称为虚拟的竖轴
Figure GDA0002388612840000121
(例如在印刷机中)或者引导轴(Leitachse)。
图2示出了多个运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm。上面四个运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn是从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn。下面示出的是主运动轨迹Xm。在此，主运动轨迹Xm具有恒定的速度v。在所示的运动轨迹Xm、Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的图示中，该图示作为根据时间或者根据取向的地点函数进行。所示的图示也能够理解为取决于时间或者取向的速度v的函数。相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm分别具有限定区域D。限定区域D能够是时间区域、至少一次旋转或长度。限定区域D通过插值点IP划分为多个区域B。在此，插值点IP近似等间距地示出。然而，插值点IP也能够布置为，在从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn具有快速运动的区域B中比在从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn不具有快速运动的区域B中更密集。
将相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm划分为多个区域B。多个区域B通过插值点IP限制。相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm的插值点IP给出了，相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm在哪个位置x、以哪种速度v和/或以哪种加速度a延伸。在此，插值点IP对于每个运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm来说都布置在相同的位置上。插值点IP限定了相应的限定区域D。
从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的相应的边界条件RB能够是从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的运动的最大改变。其对应于在相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm的地点图示中的最大速度v。
为了更清楚明确，运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm不在整个限定区域D上显示，而是仅显示第一区域B以及最后区域B。
横坐标示例性地示出了旋转角，并且纵坐标给出了对于相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm的对此的位置x。
随后，相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm的速度v是相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的导数、即v＝dx/dt。相应地。加速度a是二阶导数a＝dv/dt＝d(dx/dt)/dt。
图3示出了流程图。流程图示出了用于优化运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm的各个方法步骤的顺序。接下来介绍和阐述方法步骤S1至S11。
在第一方法步骤S1中，预设相应的从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn。对此，特别地借助插值点IP限定从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn。因此，借助多个插值点IP通过位置x、速度v和/或加速度a预设运动轨迹。如果已经预设了运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm，那么就能够在限定区域D中选择插值点IP。通常，插值点IP分别预设在相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm的相同的位置上。
在第二方法步骤S2中，确定边界条件RB。边界条件能够是至少一个区域B中的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的最大速度。边界条件RB也能够是运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的最大加速度。优选地，边界条件预设为相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm的根据时间的最大导数。
在第三方法步骤S3中，将插值点IP分布在相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn、Xm的限定区域D中。优选地，该分布被选择成使得多个区域B分别具有相同大小。如果已经预设了插值点，那么也能够使其偏移。
在第四方法步骤S4中，为相应的区域计算主运动轨迹Xm的相应可能的最大速度v_max。最大速度v_max的计算示例性地由此实现
Figure GDA0002388612840000141
在此，v_max为面向速度的边界条件RB中的最大速度。
在预设的最大速度作为从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的边界条件RB时，将最大速度v_max考虑作为边界条件RB。在此，f(x)是相应的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的地点函数。换句话说，存在f(x)＝Xs1或f(x)＝Xs2或…
在从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的预设的最大加速度的情况下，能计算最大速度v_max：
Figure GDA0002388612840000142
当一个区域B中存在多个边界条件RB、例如第一从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的限制速度v和另外的从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的限制加速度时，适用最大速度的相应的最低值v_max＝min(v_max_v,v_max_a)。为每个区域B计算相应的最大速度v_max。
在第五方法步骤S5中，确定最高的最大速度v_max_max＝max(v_max)，或者选择具有最高的最大速度v_max_max的区域B。
在第六方法步骤S6中，确定最低的最大速度v_max_min＝min(v_max)，或者选择具有最低的最大速度v_max_min的区域B。
在第七方法步骤S7中，计算最高的最大速度v_max_max与最低的最大速度v_max_min的差Diff。将该差与公差T比较。在此存在两种可能性：差Diff小于或等于(小于等于)公差T或差Diff大于公差T。如果差Diff大于公差T(如果为是Y)，接下来就执行第八方法步骤S8。与此相反，如果差Diff小于或等于公差T(如果为否N)，那么该方法就跳到第十一方法步骤S11。
在第八方法步骤S8中，缩小具有最高的最大速度v_max_max的区域Bmax。通过缩小该区域Bmax同样缩小了相应的从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的相应区域B。优选地，相应的区域Bmax中的相应的速度v或相应的加速度a提高或近似接近于相应的当前的边界条件。
在第九方法步骤S9中，扩大具有最低的最大速度v_max_min的区域Bmin。通过扩大该区域Bmin也扩大了相应的从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的相应的区域。由此降低了相应的区域Bmin中的相应的速度v或相应的加速度a。特别优选地，在第九方法步骤中提高了主运动轨迹Xm的速度。
在第十方法步骤S10中，将具有调整后的区域的相应被改变的运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn再次引到方法步骤S4并且执行方法步骤S4至S9的循环，直到差Diff小于公差T。
在几次之后，差Diff通常小于或至少等于公差T。在该情况下(如果为否)执行第十一方法步骤S11。
在第十一方法步骤S11中，将优化的运动轨迹Xopt提供给控制装置。根据现在存在的优化的运动轨迹，设备、例如生产用机床，能够控制或调节其相应的驱动装置。
在此，通常由使用者预设公差。公差选择得越小、运动轨迹优化得越好。
在此，目的尤其在于，在不改变从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的边界条件时提高主运动轨迹Xm的速度。
图4示出了运动学转换Kin-T的应用。从主运动轨迹Xm出发经由凸轮函数KS1、KS2、KS3、KSn生成虚拟的从运动轨迹virt-Xs1、virt-Xs2、virt-Xsn。相应的虚拟的从运动轨迹virt-Xs1、virt-Xs2、virt-Xsn例如是机器人的末端执行器的运动。示例地，相应的虚拟的从运动轨迹virt-Xs1、virt-Xs2、virt-Xsn是末端执行器在空间方向或旋转方向上的运动。
根据机器人的结构，虚拟的从运动轨迹virt-Xs1、virt-Xs2、virt-Xsn能够考虑作为新的主运动轨迹virt-Xm(也标记为MA)。虚拟的主运动轨迹MA借助于运动学转换Kin-T与两个真实的从运动轨迹re-Xs3、re-Xs4链接。在此，相应地将主运动轨迹Xm与至少一个从运动轨迹Xs1、Xs2对应。运动轨迹Xm、Xs1、Xs2、…的链接如图1所示现在不再经由凸轮函数KS1、KS2、而是经由运动学转换Kin-T实现。
图5示出了具有计算单元RE的控制装置SE。控制装置SE用于驱控电动机M，必要时以整流器U(变频器)进行辅助。电动机M在此用于使机器人的机器臂RA运动。计算单元RE包括存储器HD、特别是硬盘或移动存储介质如CD存储器。在存储器上存储计算机程序产品。计算机程序产品借助于计算单元RE实施并且用于执行例如图3所示的方法。
综上，本发明涉及一种用于优化至少一个运动轨迹Xm、Xs1、Xs2、Xs3、Xsn的方法、用于执行该方法的计算机程序产品和用于该目的的控制装置。从主运动轨迹Xm出发，至少一个从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3、Xsn描述了执行机构的运动。相应的从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3经由凸轮函数KS1、KS2、KS3、KSn和/或运动学转换Kin-T与主运动轨迹Xm、MA连接。在用于优化的方法中将运动轨迹Xm、Xs1、Xs2、Xs3、Xsn划分为多个区域B。根据从运动轨迹Xs1、Xs2、Xs3的相应的边界条件RB为每个区域B计算主运动轨迹Xm的最大速度v_max。此外，选出最大和最低的最大速度v_max_max、v_max_min的差D。随后，缩小具有最高的最大速度v_max_max的区域Bmax并且扩大具有最低的最大速度v_max_min的区域Bmin，直到这两个最大速度v_max_min、v_max_max的差Diff小于公差T为止。

Claims (14)

1.一种用于优化运动轨迹的方法，其特征在于，
至少一个从运动轨迹(Xs1、Xs2、Xs3、Xsn)分别取决于主运动轨迹(Xm)，
其中，相应的所述从运动轨迹(Xs1、Xs2、Xs3、Xsn)由边界条件(RB)所决定，
其中，提供优化的运动轨迹(Xopt)，
其中，所述主运动轨迹(Xm)和至少一个所述从运动轨迹(Xs1、Xs2、Xs3、Xsn)具有限定区域(D)，并且相应的所述限定区域(D)具有多个插值点(IP)，其中，所述插值点(IP)将相应的所述限定区域(D)划分为多个区域(B)，
其中，预设用于主速度剖面的公差(T)，
其中，所述方法包括以下方法步骤：
S1通过所述插值点(IP)限定所述多个区域(B)，
S2限定相应的所述从运动轨迹(Xs1、Xs2、Xs3、Xsn)的所述边界条件(RB)，
S3将所述插值点(IP)分布到所述主运动轨迹(Xm)和所述从运动轨迹(Xs1、Xs2、Xs3、Xsn)的相应的所述限定区域(D)上，
S4在相应的区域(B)中维持所述边界条件(RB)的条件下确定所述主运动轨迹(Xm)的相应的最大速度(v_max)，
S5确定具有所述主运动轨迹(Xm)的最高的最大速度(v_max_max)的区域(Bmax)，
S6确定具有所述主运动轨迹(Xm)的最低的最大速度(v_max_min)的区域(Bmin)，
S7检查所述最高的最大速度(v_max_max)与所述最低的最大速度(v_max_min)的差(Diff)是否大于所述公差(T)，
如果所述差(Diff)大于所述公差(T)，
S8通过使所述插值点(IP)朝向彼此移动，缩小具有所述最高的最大速度(v_max_max)的区域(Bmax)，并且
S9通过使所述插值点(IP)远离彼此移动，扩大具有所述最低的最大速度(v_max_min)的区域(Bmin)，
S10利用缩小的区域(Bmax)和扩大的区域(Bmin)执行方法步骤S4、S5、S6和S7，
S11并且如果所述差(Diff)小于等于所述公差(T)，将相应的所述运动轨迹提供作为所述优化的运动轨迹(Xopt)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主运动轨迹(Xm)具有恒定的速度(v)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，多次执行方法步骤S4至S10。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述从运动轨迹(Xs1、Xs2、Xs3、Xsn)经由凸轮函数(KS1、KS2、KS3、KSn)与所述主运动轨迹(Xm)链接。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个区域(B)或在分别相邻的所述插值点(IP)之间的间距分别选择为相同大小的。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，相应的所述边界条件(RB)是最小速度或最大速度(v_ext)、最小加速度或最大加速度(a_ext)、和/或最小或最大晃动(r_ext)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述主运动轨迹(Xm)和相应的所述从运动轨迹(Xs1、Xs2、Xs3、Xsn)经由运动学转换(Kin-T)链接。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述主运动轨迹(Xm)与虚拟的从运动轨迹(virt-Xs1、virt-Xs2、virt-Xs3、virt-Xsn)链接，并且相应的所述虚拟的从运动轨迹(virt-Xs1、virt-Xs2、virt-Xs3、virt-Xsn)与各一个真实的从运动轨迹(re-Xs1、re-Xs2、re-Xs3、re-Xsn)经由所述运动学转换(Kin-T)链接。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，相应的所述虚拟的从运动轨迹(virt-Xs1、virt-Xs2、virt-Xs3、virt-Xsn)和/或相应的所述真实的从运动轨迹(re-Xs1、re-Xs2、re-Xs3、re-Xsn)分别由至少一个所述边界条件(RB)决定。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在实施时执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
11.一种控制装置(SE)，用于控制至少一个主驱动装置和至少一个从驱动装置，其特征在于，
所述控制装置(SE)在提供运动轨迹之后设计用于控制或调节驱动装置，其中，所述控制装置(SE)具有计算单元(RE)或者对应有计算单元(RE)，所述计算单元带有根据权利要求10所述的计算机可读存储介质。
12.一种具有根据权利要求11所述的控制装置(SE)的设备。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备是包装机、处理系统、生产用机床或工具机床。
14.一种机器人，具有根据权利要求11所述的控制装置(SE)。
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