CN108724191A - 一种机器人运动轨迹控制方法 - Google Patents

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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J9/16—Programme controls
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    • G05B2219/30—Nc systems
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Abstract

本发明提供一种机器人运动轨迹控制方法，涉及机器人控制技术领域，具体步骤为：步骤1、获取机器人的实时姿态，建立符合机器人等效模型的运动方程，确定稳态轨迹的相变图；步骤2、对所获取的机器人的实时姿态进行控制，使其达到平衡状态，并计算机器人行走的单步步态参数，在相变图中确定期望的单步水平运动轨迹；步骤3、获取运动指令，并根据运动指令进行运动，控制各关节完成行走运动，在运动完成后返回步骤2。本发明使机器人运行更加平稳，特别在加减速过程结束后，实际位置与指令位置基本一致，提高了系统的定位精度和较快的速度响应性。

Description

一种机器人运动轨迹控制方法
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域，尤其是一种机器人运动轨迹控制方法。
背景技术
在机器人控制领域内，如何能让电机按预期的轨迹平稳安全的运行是决定机器人性能的关键问题；控制器对驱动器脉冲发送的时间间隔控制是保证电机平稳运行的先决条件；插补计算是实现机器人高速、高精度轨迹控制的关键技术。
为使机器人能够按照预期的轨迹运行，其运动精度和定位精度能够达到预定的要求，避免由于控制系统、驱动系统以及机器人本体的电气和机械惯性，导致电机的速度突变，产生冲击、震荡、超调或失步等动态误差，造成系统精度降低等问题的出现。国内各大机器人生产企业，通常采取在机器人内部安装美国DALTA TAU Data System公司的PMAC(Programable Multi Axix Controller)控制器提供的PVT模式以产生光滑而精确的轨迹，大大提高了企业的生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人运动轨迹控制方法，响应速度快，规划精准。
本发明机器人运动轨迹控制方法，具体步骤为：
步骤1、获取机器人的实时姿态，建立符合机器人等效模型的运动方程，确定稳态轨迹的相变图；
步骤2、对所获取的机器人的实时姿态进行控制，使其达到平衡状态，并计算机器人行走的单步步态参数，在相变图中确定期望的单步水平运动轨迹；
步骤3、获取运动指令，并根据运动指令进行运动，控制各关节完成行走运动，在运动完成后返回步骤2。
作为优选，通过计算虚拟水平力并建立机器人身体的所述水平运动轨迹，并据此计算机器人身体水平运动速度和水平位置之间的关系。
作为优选，所述实时姿态括：对所获取的自平衡机器人的实时姿态进行控制；根据机器人重心设置控制，判断机器人是否处于平衡状态；若机器人未处于平衡状态，则驱动电机调整姿态，直至转向处于平衡状态。
作为优选，所述实时姿态由卡尔曼滤波算法得到。
作为优选，它根据人的行走步态公式来确定双足机器人行走速度对应的单步周期和步长，建立机器人身体的水平运动方程，并据此计算机器人身体单步平均水平运动速度和水平落脚点位置之间的关系。
作为优选，所述运动指令为前进指令，则将设定控制值在系统的正方向上增加相应的值，并重新计算控制值进行前进运动，在前进运动完成后返回步骤2；若运动指令为后退指令，则将设定控制值在系统的正方向上减少相应的值；并重新计算控制值进行后退，在后退运动完成后返回步骤2；若运动指令为转向指令则则向机器人的两个驱动轮发送一个差分速度完成转向运动，在转向运动完成后返回步骤2。
本发明提供的机器人运动轨迹控制方法，其有益效果在于：机器人运行更加平稳，特别在加减速过程结束后，实际位置与指令位置基本一致，提高了系统的定位精度和较快的速度响应性。
附图说明
图1是本发明机器人运动轨迹控制方法的流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
本实施例提供的机器人运动轨迹控制方法，如图1所示，具体步骤为：
步骤1、获取机器人的实时姿态，建立符合机器人等效模型的运动方程，确定稳态轨迹的相变图；
步骤2、对所获取的机器人的实时姿态进行控制，使其达到平衡状态，并计算机器人行走的单步步态参数，在相变图中确定期望的单步水平运动轨迹；
步骤3、获取运动指令，并根据运动指令进行运动，控制各关节完成行走运动，在运动完成后返回步骤2。
通过计算虚拟水平力并建立机器人身体的所述水平运动轨迹，并据此计算机器人身体水平运动速度和水平位置之间的关系。
所述实时姿态括：对所获取的自平衡机器人的实时姿态进行控制；根据机器人重心设置控制，判断机器人是否处于平衡状态；若机器人未处于平衡状态，则驱动电机调整姿态，直至转向处于平衡状态。
所述实时姿态由卡尔曼滤波算法得到。
它根据人的行走步态公式来确定双足机器人行走速度对应的单步周期和步长，建立机器人身体的水平运动方程，并据此计算机器人身体单步平均水平运动速度和水平落脚点位置之间的关系。
所述运动指令为前进指令，则将设定控制值在系统的正方向上增加相应的值，并重新计算控制值进行前进运动，在前进运动完成后返回步骤2；若运动指令为后退指令，则将设定控制值在系统的正方向上减少相应的值；并重新计算控制值进行后退，在后退运动完成后返回步骤2；若运动指令为转向指令则则向机器人的两个驱动轮发送一个差分速度完成转向运动，在转向运动完成后返回步骤2。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种机器人运动轨迹控制方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1、获取机器人的实时姿态，建立符合机器人等效模型的运动方程，确定稳态轨迹的相变图；
步骤2、对所获取的机器人的实时姿态进行控制，使其达到平衡状态，并计算机器人行走的单步步态参数，在相变图中确定期望的单步水平运动轨迹；
步骤3、获取运动指令，并根据运动指令进行运动，控制各关节完成行走运动，在运动完成后返回步骤2。
2.根据权利要求1所述的一种机器人运动轨迹控制方法，其特征在于：通过计算虚拟水平力并建立机器人身体的所述水平运动轨迹，并据此计算机器人身体水平运动速度和水平位置之间的关系。
3.根据权利要求1所述的一种机器人运动轨迹控制方法，其特征在于：所述实时姿态括：对所获取的自平衡机器人的实时姿态进行控制；根据机器人重心设置控制，判断机器人是否处于平衡状态；若机器人未处于平衡状态，则驱动电机调整姿态，直至转向处于平衡状态。
4.根据权利要求3所述的一种机器人运动轨迹控制方法，其特征在于：所述实时姿态由卡尔曼滤波算法得到。
5.根据权利要求1所述的一种机器人运动轨迹控制方法，其特征在于：它根据人的行走步态公式来确定双足机器人行走速度对应的单步周期和步长，建立机器人身体的水平运动方程，并据此计算机器人身体单步平均水平运动速度和水平落脚点位置之间的关系。
6.根据权利要求1所述的一种机器人运动轨迹控制方法，其特征在于：所述运动指令为前进指令，则将设定控制值在系统的正方向上增加相应的值，并重新计算控制值进行前进运动，在前进运动完成后返回步骤2；若运动指令为后退指令，则将设定控制值在系统的正方向上减少相应的值；并重新计算控制值进行后退，在后退运动完成后返回步骤2；若运动指令为转向指令则则向机器人的两个驱动轮发送一个差分速度完成转向运动，在转向运动完成后返回步骤2。
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