CN109483546A - 可移植的机器人运动控制算法库及其创建使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种可移植的机器人运动控制算法库及其创建使用方法，当主控软件的运行环境发生变化时，该算法库可以直接移植使用。该算法库包括C语言编写生成的动态链接库，所述动态链接库生成文件由三部分组成：.h文件、.lib文件和.dll文件；所述动态链接库内容包括正运动学程序模块、逆运动学程序模块、关节同步运动程序模块、直线轨迹规划程序模块和圆弧轨迹规划程序模块。
Description
技术领域
本发明涉及一种可移植的机器人运动控制算法库及其创建使用方法。
背景技术
工业机器人的构型是多关节耦合的，建立机器人运动学模型和轨迹规划算法是控制机器人运动的基础。
目前市场上的机器人运动控制算法库都被封装在运动控制卡、运动控制器或运动控制平台软件厂商自己的产品中，离开其所属产品和特定的运行环境就无法使用。
发明内容
针对背景技术中提出的问题，本发明提出了一种可移植的机器人运动控制算法库，当主控软件的运行环境发生变化时，该算法库可以直接移植使用。
本发明的具体技术方案是：
本发明提供了一种可移植的机器人运动控制算法库，其特征在于：包括C语言编写生成的动态链接库，所述动态链接库生成文件由三部分组成：.h文件、.lib文件和.dll文件；所述动态链接库内容包含了正运动学程序模块、逆运动学程序模块、关节同步运动程序模块、直线轨迹规划程序模块和圆弧轨迹规划程序模块。
基于上述算法库，本发明还给出了该算法库的创建及使用方法，具体包括以下步骤：
【1】创建算法库
【1.1】在VS软件平台上新建一个名为“RobotGeneralLibrary”的Win32项目类型的工程，并选择导出符号；
【1.2】在生成的Win32项目类型的工程中的RobotGeneralLibrary.h文件中使用C语言写入各程序模块的声明；
所述程序模块包括正运动学程序模块、逆运动学程序模块、关节同步运动程序模块、直线轨迹规划程序模块和圆弧轨迹规划程序模块；
【1.3】在生成的Win32项目类型的工程的RobotGeneralLibrary.cpp文件中使用C语言写入各程序模块的实现内容；
【1.4】编译并生成三个文件，分别为：
RobotGeneralLibrary.h、botGeneralLibrary.lib和RobotGeneralLibrary.dll；
【2】使用算法库
【2.1】将【1.4】生成的三个文件拷贝到主控平台工程所在的文件夹中；
【2.2】在主控平台工程中添加RobotGeneralLibrary.h文件；
【2.3】在主控平台工程中的“*.cpp”文件中添加：
#include"RobotGeneralLibrary.h"
#pragma comment(lib,"RobotGeneralLibrary.lib")
【2.4】调用算法库中的程序模块：
当已知机器人各关节位置，求解机器人末端法兰中心点位置时，调用正运动学程序模块；
当已知机器人末端法兰中心点位置，求解机器人各关节要转动的位置时，调用逆运动学程序模块；
当需要机器人各关节同步运动时，调用关节同步运动程序模块；
当需要机器人各关节直线运动时，调用直线轨迹规划程序模块；
当需要机器人各关节圆弧运动时，调用圆弧轨迹规划程序模块。
进一步地，所述正运动学程序模块包括正运动学程序模块声明、正运动学程序模块输入输出；
其中，正运动学程序模块声明的具体是：
void GetTCPPosOrientationFK(sDH* pDHParameter,sFrame pflangeFrame)；
正运动学程序模块输入输出的输入变量名为：pDHParameter，其输出变量名为：pflangeFrame。
进一步地，所述逆运动学程序模块包括逆运动学程序模块声明、逆运动学程序模块输入输出；
其中，逆运动学程序模块声明的具体是：
void GetSixAnglesIK(sDH* pDHParameter,sFrame pflangeFrame,int*pAnglesLimit,double* pMaxAngles,double* pInverseAngles)；
逆运动学程序模块输入输出的输入变量名包括：pDHParameter、pflangeFrame、pAnglesLimit、pMaxAngles，其输出变量名为：pInverseAngles。
进一步地，关节同步运动程序模块声明的具体是：
void PTP(BOOL Execute,BOOL bStop,double lrCycleTime,double* StaP,double* EndP,double* lrVel,double* lrAcc,double* lrDec,BOOL bDone,BOOL bBusy,double* MidAngles)；
关节同步运动程序模块输入输出的输入变量名包括：Execute、bStop、lrCycleTime、StaP、EndP、lrVel、lrAcc、lrDec，其输出变量名为：bDone、bBusy、MidAngles。
进一步地，直线轨迹规划程序模块声明的具体是：
void MoveLine(BOOL Execute,BOOL bStop,double lrCycleTime,sFrameStaP，sFrameEndP，sDH* pDHParameter，int* pAnglesLimit,double* pMaxAngles,BOOL bDone,BOOL bBusy,double* MidAngles)；
直线轨迹规划程序模块输入输出的输入变量名包括：Execute、bStop、lrCycleTime、StaP、EndP、pDHParameter、pAnglesLimit、pMaxAngles，其输出变量名为：bDone、bBusy、MidAngles。
进一步地，圆弧轨迹规划程序模块声明的具体是：
void MoveArc(BOOL Execute,BOOL bStop,double lrCycleTime,sFrame StaP，sFrame SedP,sFrame EndP,BOOL bCircleFlag,sDH* pDHParameter，int* pAnglesLimit,double* pMaxAngles,BOOL bDone,BOOL bBusy,double* MidAngles)
圆弧轨迹规划程序模块输入输出的输入变量名包括：Execute、bStop、lrCycleTime、StaP、SedP、EndP、bCircleFlag、pDHParameter、pAnglesLimit、pMaxAngles，其输出变量名为：bDone、bBusy、MidAngles。
本发明的有益效果是：
1、可移植性强，使用范围广。其包含的算法可应用于串联结构、并联结构和串并联混合结构的各种类型的工业机器人，其生成的动态链接库在WINDOWS、WINCE、LINUX、嵌入式平台等各种环境下都可以使用，当主控软件发生变化时，此算法库可以直接移植使用。
2、算法库还可以根据需求扩展功能模块，扩展性强。
具体实施方式
本发明提出了一种可移植的机器人运动控制算法库，是由C语言编写进而生成的动态链接库，其生成文件由三部分组成：.h文件、.lib文件和.dll文件，其内容包含了正运动学程序模块、逆运动学程序模块、关节同步运动程序模块、直线轨迹规划程序模块和圆弧轨迹规划程序模块。其包含的算法可应用于串联结构、并联结构和串并联混合结构的各种类型的工业机器人，其生成的动态链接库在WINDOWS、WINCE、LINUX、嵌入式平台等各种环境下都可以使用，当主控软件发生变化时，此算法库可以直接移植使用。
该算法库的创建使用方法具体是：
步骤【1】创建算法库
步骤【1.1】在VS软件平台上新建一个名为“RobotGeneralLibrary”的Win32项目类型的工程，并选择导出符号；
步骤【1.2】在生成的Win32项目类型的工程中的RobotGeneralLibrary.h文件中使用C语言写入各程序模块的声明；
正运动学程序模块模块声明：
void GetTCPPosOrientationFK(sDH*pDHParameter,sFrame pflangeFrame)；
逆运动学程序模块声明的具体是：
void GetSixAnglesIK(sDH* pDHParameter,sFrame pflangeFrame,int*pAnglesLimit,double* pMaxAngles,double* pInverseAngles)；
关节同步运动程序模块声明的具体是：
void PTP(BOOL Execute,BOOL bStop,double lrCycleTime,double* StaP,double* EndP,double* lrVel,double* lrAcc,double* lrDec,BOOL bDone,BOOL bBusy,double* MidAngles)；
直线轨迹规划程序模块声明的具体是：
void MoveLine(BOOL Execute,BOOL bStop,double lrCycleTime,sFrame StaP，sFrame EndP，sDH* pDHParameter，int* pAnglesLimit,double* pMaxAngles,BOOLbDone,BOOL bBusy,double* MidAngles)；
圆弧轨迹规划程序模块声明的具体是：
void MoveArc(BOOL Execute,BOOL bStop,double lrCycleTime,sFrame StaP，sFrame SedP,sFrame EndP,BOOL bCircleFlag,sDH* pDHParameter，int* pAnglesLimit,double* pMaxAngles,BOOL bDone,BOOL bBusy,double* MidAngles)；
各程序模块声明中：sDH是一个结构体，该结构体包含四个成员：
各程序模块声明中：sFrame是一个结构体，该结构体包含六个成员：
步骤【1.3】在生成的Win32项目类型的工程的RobotGeneralLibrary.cpp文件中使用C语言写入各程序模块的实现内容；
正运动学程序模块的实现内容：
逆运动学程序模块的实现内容：
关节同步运动程序模块的实现内容：
直线轨迹规划程序模块的实现内容：
圆弧轨迹规划程序模块的实现内容：
步骤【1.4】编译并生成三个文件，分别为：
RobotGeneralLibrary.h、botGeneralLibrary.lib和RobotGeneralLibrary.dll；
步骤【2】使用算法库
步骤【2.1】将【1.4】生成的三个文件拷贝到主控平台工程所在的文件夹中；
步骤【2.2】在主控平台工程中添加RobotGeneralLibrary.h文件；
步骤【2.3】在主控平台工程中的“*.cpp”文件中添加：
#include"RobotGeneralLibrary.h"
#pragmacomment(lib,"RobotGeneralLibrary.lib")步骤【2.4】调用算法库中的程序模块：
当已知机器人各关节位置，求解机器人末端法兰中心点位置时，调用正运动学程序模块；
当已知机器人末端法兰中心点位置，求解机器人各关节要转动的位置时，调用逆运动学程序模块；
当需要机器人各关节同步运动时，调用关节同步运动程序模块；
当需要机器人各关节直线运动时，调用直线轨迹规划程序模块；
当需要机器人各关节圆弧运动时，调用圆弧轨迹规划程序模块。
Claims (7)
1.一种可移植的机器人运动控制算法库，其特征在于：包括C语言编写生成的动态链接库，所述动态链接库生成文件由三部分组成：.h文件、.lib文件和.dll文件；所述动态链接库内容包括正运动学程序模块、逆运动学程序模块、关节同步运动程序模块、直线轨迹规划程序模块和圆弧轨迹规划程序模块。
2.一种可移植的机器人运动控制算法库的创建使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
【1】创建算法库
【1.1】在VS软件平台上新建一个名为“RobotGeneralLibrary”的Win32项目类型的工程，并选择导出符号；
【1.2】在生成的Win32项目类型的工程中的RobotGeneralLibrary.h文件中使用C语言写入各程序模块的声明；
所述程序模块包括正运动学程序模块、逆运动学程序模块、关节同步运动程序模块、直线轨迹规划程序模块和圆弧轨迹规划程序模块；
【1.3】在生成的Win32项目类型的工程的RobotGeneralLibrary.cpp文件中使用C语言写入各程序模块的实现内容；
【1.4】编译并生成三个文件，分别为：
RobotGeneralLibrary.h、botGeneralLibrary.lib和RobotGeneralLibrary.dll；
【2】使用算法库
【2.1】将【1.4】生成的三个文件拷贝到主控平台工程所在的文件夹中；
【2.2】在主控平台工程中添加RobotGeneralLibrary.h文件；
【2.3】在主控平台工程中的“*.cpp”文件中添加：
#include"RobotGeneralLibrary.h"
#pragma comment(lib,"RobotGeneralLibrary.lib")
【2.4】调用算法库中的程序模块：
当已知机器人各关节位置，求解机器人末端法兰中心点位置时，调用正运动学程序模块；
当已知机器人末端法兰中心点位置，求解机器人各关节要转动的位置时，调用逆运动学程序模块；
当需要机器人各关节同步运动时，调用关节同步运动程序模块；
当需要机器人各关节直线运动时，调用直线轨迹规划程序模块；
当需要机器人各关节圆弧运动时，调用圆弧轨迹规划程序模块。
3.根据权利要求2所述的可移植的机器人运动控制算法库的创建使用方法，其特征在于：
正运动学程序模块声明的具体是：
void GetTCPPosOrientationFK(sDH*pDHParameter,sFramepflangeFrame)；
正运动学程序模块的实现内容中输入变量名为：pDHParameter，其输出变量名为：pflangeFrame。
4.根据权利要求2所述的可移植的机器人运动控制算法库的创建使用方法，其特征在于：
逆运动学程序模块声明的具体是：
void GetSixAnglesIK(sDH*pDHParameter,sFramepflangeFrame,int*pAnglesLimit,double*pMaxAngles,double*pInverseAngles)；
逆运动学程序模块实现内容中输入变量名包括：pDHParameter、pflangeFrame、pAnglesLimit、pMaxAngles，其输出变量名为：pInverseAngles。
5.根据权利要求2所述的可移植的机器人运动控制算法库的创建使用方法，其特征在于：
关节同步运动程序模块声明的具体是：
void PTP(BOOL Execute,BOOL bStop,double lrCycleTime,double*StaP,double*EndP,double*lrVel,double*lrAcc,double*lrDec,BOOL bDone,BOOL bBusy,double*MidAngles)；
关节同步运动程序模块实现内容中输入变量名包括：Execute、bStop、lrCycleTime、StaP、EndP、lrVel、lrAcc、lrDec，其输出变量名为：bDone、bBusy、MidAngles。
6.根据权利要求2所述的可移植的机器人运动控制算法库的创建使用方法，其特征在于：
直线轨迹规划程序模块声明的具体是：
void MoveLine(BOOL Execute,BOOL bStop,double lrCycleTime,sFrame StaP，sFrame EndP，sDH*pDHParameter，int*pAnglesLimit,double*pMaxAngles,BOOL bDone,BOOL bBusy,double*MidAngles)；
直线轨迹规划程序模块实现内容中输入变量名包括：Execute、bStop、lrCycleTime、StaP、EndP、pDHParameter、pAnglesLimit、pMaxAngles，其输出变量名为：bDone、bBusy、MidAngles。
7.根据权利要求2所述的可移植的机器人运动控制算法库的创建使用方法，其特征在于：
圆弧轨迹规划程序模块声明的具体是：
void MoveArc(BOOL Execute,BOOL bStop,double lrCycleTime,sFrame StaP，sFrame SedP,sFrame EndP,BOOL bCircleFlag,sDH*pDHParameter，int*pAnglesLimit,double*pMaxAngles,BOOLbDone,BOOL bBusy,double*MidAngles)
圆弧轨迹规划程序模块实现内容中输入变量名包括：Execute、bStop、lrCycleTime、StaP、SedP、EndP、bCircleFlag、pDHParameter、pAnglesLimit、pMaxAngles，其输出变量名为：bDone、bBusy、MidAngles。
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| CN201811499725.4A CN109483546A (zh) | 2018-12-09 | 2018-12-09 | 可移植的机器人运动控制算法库及其创建使用方法 |
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