CN112223788A - 纤维自动铺放系统以及其铺放轨迹的规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维自动铺放系统，包括纤维自动铺放装置、与纤维自动铺放装置对应设置的模具承载装置以及控制子系统，所述控制子系统包括用于对纤维自动铺放装置进行控制的压辊压力‑铺放轨迹混合控制模块和铺放张力‑速度解耦控制模块以及对模具承载装置的温度进行控制的温度模糊自适应控制模块；本发明还提供了上述的纤维自动铺放装置的铺放轨迹的规划方法。本发明可实现铺放工艺参数的精密控制，从而提高铺放质量，本发明的铺放轨迹能够使协作机械臂避开奇异位姿，同时改善协作机械臂关节受力情况，避免干涉，提高运动效率和安全性。

Description

纤维自动铺放系统以及其铺放轨迹的规划方法

技术领域

本发明涉及复合材料铺放的技术领域。更具体地说，本发明涉及一种纤维自动铺放系统以及其铺放轨迹的规划方法。

背景技术

碳纤维复合材料具有比强度大、比模量高、抗疲劳和耐化学腐蚀等优良性能，被广泛的应用在航空航天，汽车船舶和体育器材等领域。自动铺放技术是实现复合材料成型的重要方法之一。根据纤维增强复合材料形态，自动铺放技术可分为自动铺带与自动铺丝两类。自动铺丝技术综合了自动铺带和纤维缠绕技术的优点，铺丝头把缠绕技术中多条预浸丝束独立输送和自动铺带技术的压实、切割、重送功能结合在一起，由铺丝头将多根预浸丝束在铺放压辊下集束成为一条宽度可变的预浸带后铺放在模具表面，并压实成型。自动铺丝设备包括自动铺丝头和控制其运动的机床或多自由度机械臂。随着工业机器人技术不断成熟和铺丝设备应用场合多样化的发展，以工业机器人作为运动平台，并与自动铺丝头组合的自动铺丝设备应运而生。

目前国内外对自动铺放系统及其控制方面研究较多，机器人式自动铺丝机的设计主要集中在可以完成自动铺丝的铺放要求，少有铺放压力/位置混合控制研究，也未研究参数耦合(如：张力-速度耦合)对控制效果的影响。综上所述，考虑实际作业过程中外界扰动、负载变化等未知因素以及张力-速度对纤维自动铺放系统的控制影响，对实现异形件的纤维铺放加工具有重要意义。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供一种纤维自动铺放系统，该自动铺放设备考虑了实际作业过程中负载变化等外界扰动，以及张力-速度耦合等的影响进行微调节，提高了纤维的铺放质量。

本发明采用如下的技术方案来实现的：

一种纤维自动铺放系统，包括纤维自动铺放装置、与纤维自动铺放装置对应设置的模具承载装置以及控制子系统，所述控制子系统包括用于对纤维自动铺放装置进行控制的压辊压力-铺放轨迹混合控制模块和铺放张力-速度解耦控制模块以及对模具承载装置的温度进行控制的温度模糊自适应控制模块。

进一步地，所述纤维自动铺放装置包括协作机械臂以及设置在协作机械臂上且用于铺放纤维的铺放头。

进一步地，所述模具承载装置包括多自由度运动平台以及设置在所述多自由度运动平台上的智能温控模具，所述智能温控模具中设置有加热装置。

进一步地，所述压辊压力-铺放轨迹混合控制模块包括位置干扰观测器、位置滑模控制器、压力干扰观测器以及力控制器；

所述压辊压力-铺放轨迹混合控制模块设置为：获取纤维自动铺放装置各轴的实时角度反馈q_e，再经正运动学解算后得到实时位置p_e，将实时位置p_e输入到位置干扰观测器得到位置干扰估计值d_p,est，再对得到的实时位置p_e进行计算得到位置误差Δx_d，将位置误差Δx_d输入滑模控制器得到位置输出信号x_p；

获取纤维自动铺放装置各轴的力反馈经滤波后的压力值F_e，对该压力值F_e进行计算后得到压力误差ΔF_d，将压力误差ΔF_d输入到力控制器得到压力输出信号x_f，同时将压力值F_e输入到压力干扰观测器得到压力干扰估计值d_f,est；

将上述得到的位置输出信号x_p、压力输出信号x_f、位置干扰估计值的相反数-d_p,est以及压力干扰估计值的相反数-d_f,est相加得到纤维自动铺放装置的位置控制量P_a，再经计算后得到纤维自动铺放装置各轴的转角q，根据获得的纤维自动铺放装置各轴的转角q控制纤维自动铺放装置各轴的运动。

进一步地，所述铺放张力-速度解耦控制模块包括解耦控制器、速度PI控制器以及张力PI控制器；

所述铺放张力-速度解耦控制模块设置为：获取纤维自动铺放装置中用于描述张力-速度动态耦合关系的动力学模型，再获取纤维自动铺放装置的实时铺放速度V和铺放张力F，对铺放速度V进行计算得到速度误差e_v，对铺放张力F进行计算得到张力误差e_F，再将速度误差e_v输入到速度控制器中进行计算得到中间输入信号z₁，同时将张力误差e_F输入到张力控制器中得到中间输入信号z₂，然后解耦控制器对中间输入信号z₁、z₂进行解耦得到纤维自动铺放装置内的放、收卷电机的转矩u₁、u₂，最后根据得到的放、收卷电机的转矩u₁、u₂对纤维铺放装置中的放、收卷电机的张力和速度进行控制。

进一步地，所述温度模糊自适应控制模块包括测量变送器、模糊控制器以及PID控制器；

所述温度模糊自适应控制模块设置为：测量变送器获取模具承载装置的实时温度T，对实时温度T进行相关的计算得到温度误差E，将温度误差E和误差变化率EC＝dE/dt输入到模糊控制器中得到PID控制器的参数K_p,K_i,K_d，PID控制器根据得到的参数K_p,K_i,K_d计算并输出温度控制量并将温度控制量传递给模具承载装置并控制模具承载装置根据接收到的温度控制量调节自身的加热温度。

本发明的另一个目的是提供一种上述的纤维自动铺放系统的铺放轨迹的规划方法，包括如下步骤：

S1:在进行轨迹规划时先固定模具承载装置，按照复合材料的铺放路径规划出纤维自动铺放装置的初始运动轨迹Tr₀(t)；

S2:对初始运动轨迹进行仿真，固定多模具承载装置，得到纤维自动铺放装置在铺放过程中可能出现的奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉的时刻t_inf,i和此刻的位姿p(t_inf,i)；

S3:根据规划的初始运动轨迹Tr₀(t)得到在t_inf,i-Δt₀时刻机械臂的位姿p(t_inf,i-Δt₀)，从此位姿开始，固定纤维自动铺放装置不动，对模具承载装置进行从位姿p(t_inf,i-Δt₀)到p(t_inf,i)的轨迹规划；

S4:之后再对纤维自动铺放装置进行轨迹规划，直到下一个奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉的时刻t_inf,i+1；

S5:重复S3，S4的循环直到完成全部轨迹规划；

S6:重复S2到S5的循环，消除运动过程中的全部奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉的位置，得到轨迹Tr₁(t)。

进一步地，还包括如下步骤：

S7:以上述获得的轨迹Tr₁(t)为基础，结合铺放压力的大小和方向进行逆运动学求解，得到纤维自动铺放装置中各关节的关节力矩T₁ ⁿ(t)，n为各关节的轴的编号，取正整数；

S8:根据T₁ ⁿ(t)得到所有力矩峰值T₁ ⁿ(t_max,i)，并进行降序排列，选出其中较大的10％力矩峰值和对应的时刻t_max,i；

S9:根据规划的轨迹Tr₁(t)得到在t_max,i-Δt₁时刻纤维自动铺放装置的位姿p(t_max,i-Δt₁)，在时间区间(t_max,i-Δt₁，t_max,i+Δt₁)内，以不存在奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉为约束条件，以模具承载装置的各自由度为优化变量，以力矩峰值最小为优化目标进行寻优计算，得到时间区间(t_max,i-Δt₁，t_max,i+Δt₁)内纤维自动铺放装置的运动轨迹；

S10:将各时间区间(t_max,i-Δt₁，t_max,i+Δt₁)内机械臂的运动轨迹与余下时间内机械臂的运动轨迹合并得到最终的轨迹Tr₂(t)。

本发明至少包括以下有益效果：本发明的压辊压力-铺放轨迹(力/位)混合控制模块针对协作机械臂在铺放方向位置跟踪和力跟踪过程中，考虑实际作业过程中负载变化等外界扰动进行控制，而铺放张力-速度解耦控制模块考虑铺放张力和速度的耦合关系对铺放张力与速度进行实时精密控制，温度模糊自适应控制模块则是针对所采用热塑性复合材料中树脂特性(熔化温度、玻璃化温度)，对铺放过程中智能温控模具的加热温度进行模糊自适应控制，使铺放温度处于合适的范围，本发明从三个方面对铺放进行控制，克服了铺放过程中可能存在的铺放偏差，从而大大提高了铺放质量；此外，本发明还提供了纤维自动铺放系统铺放轨迹的规划方法，根据该规划方法规划出的轨迹能使协作机械臂避开奇异位姿且避免走线/管道缠绕以及运动干涉，而且还能克服铺放过程中协作机械臂受力不佳而导致的铺放质量问题，提高运动效率和安全性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明实施例纤维自动铺放系统的结构示意图；

图2为本发明实施例压辊压力-铺放轨迹混合控制模块控制策略图；

图3为本发明实施例的压力干扰观测器框图；

图4为本发明实施例铺放张力-速度解耦控制模块控制策略图；

图5为本发明实施例温度模糊自适应控制模块控制策略图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供一种纤维自动铺放装置，如图1所示，包括基于协作机械臂的纤维自动铺放装置1、基于多自由度运动平台的模具承载装置2以及用于对纤维自动铺放装置1和模具承载平台2进行控制的控制子系统。其中，纤维自动铺放装置1包括协作机械臂1-1以及设置在协作机械臂1-1端的铺放头1-2。模具承载装置2包括多自由度运动平台2-1以及设置在多自由度运动平台2-1上的智能温控模具2-2，其中，铺放头1-2与智能温控模具2-2对应设置。为了便于控制铺放温度，智能温控模具2-2内设置有加热装置。上述多自由度运动平台2-1能够实时调整智能温控模具2-2的位姿，使铺放头1-2在模具坐标系下按照确定的轨迹运动时，协作机械臂1-1能够避开奇异位姿，避免走线/管道缠绕以及运动干涉，同时改善协作机械臂1-1关节受力情况，提高运动效率和安全性。

控制子系统包括用于对协作机械臂1-1进行控制的压辊压力-铺放轨迹(力/位)混合控制模块、对铺放头1-2进行控制的铺放张力-速度解耦控制模块以及智能温控模具2-2进行温度控制的温度模糊自适应控制模块。

进一步地，压辊压力-铺放轨迹(力/位)混合控制模块针对协作机械臂1-1在铺放方向位置跟踪和力跟踪过程中，考虑实际作业过程中负载变化等外界扰动进行控制。压辊压力-铺放轨迹(力/位)混合控制模块具体的控制框架图如图2所示，其中，压辊压力-铺放轨迹(力/位)混合控制模块包括位置干扰观测器、位置滑模控制器、压力干扰观测器以及力控制器。

压辊压力-铺放轨迹(力/位)混合控制模块设置为：获取协作机械臂1-1各轴的实时角度反馈q_e经正运动学解算后得到实时位置p_e，将p_e输入到位置干扰观测器中得到位置干扰估计值d_p,est，实时位置p_e与位置参考作差再经选择矩阵S得到位置误差Δx_d，将位置误差Δx_d输入滑模控制器中得到输出信号x_p；

获取协作机械臂1-1各轴的力反馈经滤波后的压力值F_e与压力参考值作差并经过选择矩阵I-S后得到压力误差ΔF_d，将压力误差ΔF_d输入到力控制器得到输出信号x_f；同时将压力值F_e输入到压力干扰观测器得到压力干扰估计值d_f,est；最后将位置输出信号x_p、压力输出信号x_f、位置干扰估计值的相反数-d_p,est以及压力干扰估计值的相反数-d_f,est相加得到协作机械臂1-1的位置控制量P_a，再经逆运动学后得到协作机械臂1-1各轴的转角q，最后根据得到的各轴的转角q控制协作机械臂1-1各轴做相应的运动。

对于其中的滑模位置控制器，采用如下的滑模趋近律

这里，

N(s)＝α+(1+1/|Δx_d|²-α)e^-δ|s| (2)

其中，sigmoid(s)为S型函数，k＞0，δ＞0，0＜α＜1，ζ＞0均为滑模趋近律参数，Δx_d是位置误差，a₀为参数，取正常数。

采用如下的终端滑模面

这里

γ、v、p和q均为参数，且γ和v取正常数，p和q取正奇数，且p/q＞1/2。

对于位置干扰d_p，采用如下的非线性干扰观测器得到干扰力矩的微分

其对时间积分得到干扰力矩

再由机器人动力学即可得到位置干扰的估计值d_p,est。

其中，

为非线性干扰观测器的估计干扰，Q(x₁,x₂)为非线性干扰观测器增益矩阵，x₁＝q为关节角位移矩阵，

为关节角速度矩阵，M₀为名义惯性矩阵，C₀为名义离心力和哥氏力矢量，G₀为名义重力矢量，τ为关节驱动力矩。

对于压力干扰，扰动观测器如图3所示，Q(s)为低通滤波器，G_p ^-1(s)为被控对象模型的逆，G_p(s)是被控对象的传递函数，u是输入信号，d_f是压力扰动，d_f,est是压力扰动估计值，ε是误差项，y是输出信号。那么有

d_f,est＝(ε+d_f)G_p(s)G_p ^-1(s)-ε＝d_f (6)

即得到了压力扰动d_f的估计值d_f,est。

铺放张力-速度解耦控制模块考虑铺放张力和速度的耦合关系，采用基于模型的方法设计解耦控制器，输出铺放头1-2内放、收卷电机的控制量，实现对张力和速度的解耦。针对解耦后的系统进行跟踪控制器的设计，从而实现铺放张力与铺放速度的解耦控制。该铺放张力-速度解耦控制模块包括解耦控制器、速度控制器以及张力控制器。铺放张力-速度解耦控制模块设置为：获取铺放头1-2用于描述张力-速度动态耦合关系的动力学模型，再获取铺放头1-2的实时铺放速度V和铺放张力F，对铺放速度V进行计算得到速度误差e_v，对铺放张力F进行计算得到张力误差e_F，再将e_v输入到速度控制器中进行计算得到中间输入信号z₁，同时将e_F输入到张力控制器中得到中间输入信号z₂，然后解耦控制器对中间输入信号z₁、z₂进行解耦后得到铺放头1-2内的放、收卷电机的转矩u₁、u₂，最后根据得到的放、收卷电机的转矩u₁、u₂对铺放头内的放、收卷电机的张力和速度进行控制。该铺放张力-速度解耦控制模块利用张力、速度信息与传感器系统反馈信息作为输入，实现铺放张力与速度的实时精密控制，进而提高铺放质量。

具体的控制框架图如图4所示。图中，V和F分别为速度与张力，e_V和e_F分别为速度和张力误差，z₁和z₂分别为速度和张力控制器输出的中间变量，u₁＝M₁和u₂＝M₂分别为放、收卷电机的转矩。

首先建立铺放头的动力学模型来描述其张力-速度动态耦合关系，即

其中，v为输带速度，F₂为收卷侧张力，M₁,M₂分别为放、收卷电机的转矩，B(x)，C(x)，D(x)，E(x)，F(x)，G(x)为与铺放头结构尺寸有关的量。

取状态变量为

则

令u＝[M₁M₂]，y＝[vF₂]，系统的状态空间方程为

其中，

为可逆矩阵。

将(8)式变形可得

其中，z₁,z₂为中间变量。

系统参考输入为速度和张力，系统模型的输出分别与参考输入做差得到速度误差e_v和张力误差e_F，e_v和e_F通过张力PI控制器和速度PI控制器得到两个中间输入信号z₁、z₂，z₁、z₂经过解耦控制器后得到系统模型的两个输入u₁、u₂，PI控制律如下：

其中k_P1、k_I1、k_P2、k_I2为PI控制参数，s为复参变量。

温度模糊自适应控制模块针对所采用热塑性复合材料中树脂特性(熔化温度、玻璃化温度)，对铺放过程中智能温控模具的加热温度进行模糊自适应控制，使铺放温度处于合适的范围。温度模糊自适应控制模块包括测量变送器、模糊控制器以及PID控制器，其具体的控制框架图如图5所示。图5中，测量变送器获取智能温控加热模具2-2中的加热装置的实时温度T，再将实时温度T与参考温度-ΔT相加得到温度误差E，将温度误差E和误差变化率EC＝dE/dt输入模糊控制器得到PID控制器的参数K_p,K_i,K_d，PID控制器根据得到的参数K_p,K_i,K_d计算并输出温度控制量并将温度控制量传递给智能温控模具2-2中的加热装置并控制加热装置根据接收到的温度控制量调节自身的加热温度。

本发明的另一个目的是提供一种纤维自动铺放系统铺放轨迹的规划方法，采用该铺放轨迹能够使协作机械臂避开奇异位姿且避免走线/管道缠绕以及运动干涉，包括如下步骤：

S1:在进行轨迹规划时先固定多自由度运动平台2-1，按照复合材料的铺放路径规划出协作机械臂1-2的初始运动轨迹Tr₀(t)；

S2:在Adams等动力学仿真软件中进行运动轨迹仿真，固定多自由度运动平台2-1，得到协作机械臂1-1在铺放过程中可能出现的奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉的时刻t_inf,i和此刻的位姿p(t_inf,i)；

S3:根据规划的轨迹Tr₀(t)得到在t_inf,i-Δt₀时刻协作机械臂1-1的位姿p(t_inf,i-Δt₀)，从此位姿开始，固定协作机械臂1-1不动，对多自由度运动平台2-1进行从位姿p(t_inf,i-Δt₀)到p(t_inf,i)的轨迹规划；

S4:之后再对协作机械臂1-1进行轨迹规划，直到下一个奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉的时刻t_inf,i+1；

S5:重复S3,S4的循环直到完成全部轨迹规划；

S6:重复S2到S5的循环，消除运动过程中的全部奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉的位置，得到轨迹Tr₁(t)。

为了进一步克服铺放过程中协作机械臂因受力不佳而导致的铺放偏差，纤维自动铺放系统铺放轨迹的规划方法还包括如下步骤：

S7:以上述得到的轨迹Tr₁(t)为基础，结合铺放压力的大小和方向进行逆运动学求解，得到协作机械臂1-1各关节的关节力矩T₁ ⁿ(t)，这里n为各关节的轴的编号，取正整数；

S8:根据T₁ ⁿ(t)得到所有力矩峰值T₁ ⁿ(t_max,i)，并进行降序排列，选出其中较大的10％力矩峰值和对应的时刻t_max,i；

S9:根据规划的轨迹Tr₁(t)得到在t_max,i-Δt₁时刻协作机械臂1-1的位姿p(t_max,i-Δt₁)，在时间区间(t_max,i-Δt₁，t_max,i+Δt₁)内，以不存在奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉为约束条件，以多自由度平台的各自由度为优化变量，以力矩峰值最小为优化目标，采用神经网络等方法进行寻优，得到时间区间(t_max,i-Δt₁，t_max,i+Δt₁)内协作机械臂1-1的运动轨迹；

S10:将各时间区间(t_max,i-Δt₁，t_max,i+Δt₁)内协作机械臂1-1的运动轨迹与余下时间内协作机械臂1-1的运动轨迹合并得到轨迹Tr₂(t)。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种纤维自动铺放系统，其特征在于，包括纤维自动铺放装置、与纤维自动铺放装置对应设置的模具承载装置以及控制子系统，所述控制子系统包括用于对纤维自动铺放装置进行控制的压辊压力-铺放轨迹混合控制模块和铺放张力-速度解耦控制模块以及对模具承载装置的温度进行控制的温度模糊自适应控制模块。

2.如权利要求1所述的纤维自动铺放系统，其特征在于，所述纤维自动铺放装置包括协作机械臂以及设置在协作机械臂上且用于铺放纤维的铺放头。

3.如权利要求1所述的纤维自动铺放系统，其特征在于，所述模具承载装置包括多自由度运动平台以及设置在所述多自由度运动平台上的智能温控模具，所述智能温控模具中设置有加热装置。

4.如权利要求1所述的纤维自动铺放系统，其特征在于，所述压辊压力-铺放轨迹混合控制模块包括位置干扰观测器、位置滑模控制器、压力干扰观测器以及力控制器；

所述压辊压力-铺放轨迹混合控制模块设置为：获取纤维自动铺放装置各轴的实时角度反馈q_e，再经正运动学解算后得到实时位置p_e，将实时位置p_e输入到位置干扰观测器得到位置干扰估计值d_p,est，再对得到的实时位置p_e进行计算得到位置误差Δx_d，将位置误差Δx_d输入滑模控制器得到位置输出信号x_p；

获取纤维自动铺放装置各轴的力反馈经滤波后的压力值F_e，对该压力值F_e进行计算后得到力误差ΔF_d，将压力误差ΔF_d输入到力控制器得到压力输出信号x_f，同时将压力值F_e输入到压力干扰观测器得到压力干扰估计值d_f,est；

将上述得到的位置输出信号x_p、压力输出信号x_f、位置干扰估计值的相反数-d_p,est以及压力干扰估计值的相反数-d_f,est相加得到纤维自动铺放装置的位置控制量P_a，再经计算后得到纤维自动铺放装置各轴的转角q，根据获得的纤维自动铺放装置各轴的转角q控制机械臂各轴的运动。

5.如权利要求1所述的纤维自动铺放系统，其特征在于，所述铺放张力-速度解耦控制模块包括解耦控制器、速度PI控制器以及张力PI控制器；

所述铺放张力-速度解耦控制模块设置为：获取纤维自动铺放装置中用于描述张力-速度动态耦合关系的动力学模型，再获取纤维自动铺放装置的实时铺放速度V和铺放张力F，对铺放速度V进行计算得到速度误差e_v，对送料张力F进行计算得到张力误差e_F，再将速度误差e_v输入到速度PI控制器中进行计算得到中间输入信号z₁，同时将张力误差e_F输入到张力PI控制器中得到中间输入信号z₂，然后解耦控制器对中间输入信号z₁、z₂进行解耦得到纤维自动铺放装置内的放、收卷电机的转矩u₁、u₂，最后根据得到的放、收卷电机的转矩u₁、u₂对纤维铺放装置中的放、收卷电机的张力和速度进行控制。

6.如权利要求1所述的纤维自动铺放系统，其特征在于，所述温度模糊自适应控制模块包括测量变送器、模糊控制器以及PID控制器；

所述温度模糊自适应控制模块设置为：测量变送器获取模具承载装置的实时温度T，对实时温度T进行相关的计算得到温度误差E，将温度误差E和误差变化率EC＝dE/dt输入到模糊控制器中得到PID控制器的参数K_p,K_i,K_d，PID控制器根据得到的参数K_p,K_i,K_d计算并输出温度控制量并将温度控制量传递给模具承载装置并控制模具承载装置根据接收到的温度控制量调节自身的加热温度。

7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的纤维自动铺放系统的铺放轨迹的规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:在进行轨迹规划时先固定模具承载装置，按照复合材料的铺放路径规划出纤维自动铺放装置的初始运动轨迹Tr₀(t)；

S2:对初始运动轨迹进行仿真，固定多模具承载装置，得到纤维自动铺放装置在铺放过程中可能出现的奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉的时刻t_inf,i和此刻的位姿p(t_inf,i)；

S3:根据规划的初始运动轨迹Tr₀(t)得到在t_inf,i-Δt₀时刻机械臂的位姿p(t_inf,i-Δt₀)，从此位姿开始，固定纤维自动铺放装置不动，对模具承载装置进行从位姿p(t_inf,i-Δt₀)到p(t_inf,i)的轨迹规划；

S4:之后再对纤维自动铺放装置进行轨迹规划，直到下一个奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉的时刻t_inf,i+1；

S5:重复S3，S4的循环直到完成全部轨迹规划；

S6:重复S2到S5的循环，消除运动过程中的全部奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉的位置，得到轨迹Tr₁(t)。

8.如权利要求7所述的纤维自动铺放系统的铺放轨迹的规划方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S7:以上述获得的轨迹Tr₁(t)为基础，结合铺放压力的大小和方向进行逆运动学求解，得到纤维自动铺放装置中各关节的关节力矩T₁ ⁿ(t)，n为各关节的轴的编号，取正整数；

S8:根据T₁ ⁿ(t)得到所有力矩峰值T₁ ⁿ(t_max,i)，并进行降序排列，选出其中较大的10％力矩峰值和对应的时刻t_max,i；

S9:根据规划的轨迹Tr₁(t)得到在t_max,i-Δt₁时刻纤维自动铺放装置的位姿p(t_max,i-Δt₁)，在时间区间(t_max,i-Δt₁，t_max,i+Δt₁)内，以不存在奇异位姿、走线/管道缠绕以及运动干涉为约束条件，以模具承载装置的各自由度为优化变量，以力矩峰值最小为优化目标进行寻优计算，得到时间区间(t_max,i-Δt₁，t_max,i+Δt₁)内纤维自动铺放装置的运动轨迹；

S10:将各时间区间(t_max,i-Δt₁，t_max,i+Δt₁)内机械臂的运动轨迹与余下时间内机械臂的运动轨迹合并得到最终的轨迹Tr₂(t)。

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