CN112720492A - 多轴机器人的复杂轨迹光顺方法、装置、介质及电子设备 - Google Patents

多轴机器人的复杂轨迹光顺方法、装置、介质及电子设备 Download PDF

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CN112720492A CN202011587740.1A CN202011587740A CN112720492A CN 112720492 A CN112720492 A CN 112720492A CN 202011587740 A CN202011587740 A CN 202011587740A CN 112720492 A CN112720492 A CN 112720492A
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Abstract

本申请实施例公开了一种多轴机器人的复杂轨迹光顺方法、装置、介质及电子设备。包括：获取在预设轨迹上的至少两个采样点；确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；基于多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；以作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用预设光顺系数对多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。执行本方案，可以实现在运行轨迹中，控制多轴机器人高效且稳定的运行的目的。

Description

多轴机器人的复杂轨迹光顺方法、装置、介质及电子设备
技术领域
本申请实施例涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种多轴机器人的复杂轨迹光顺方法、装置、介质及电子设备。
背景技术
随着科技水平的迅速发展，工业自动化也快速崛起。在协作机器人以其高度集成化和智能化的优势，被广泛应用于各行各业，极大地提高了工作效率，减轻了工人劳动强度。在机器人应用作业流程中，机器人轨迹规划影响着机器人的运动形式和作业效率，对机器人能否高速、高精度的完成工作任务有决定性作用，此外，在轨迹规划中，获得条件良好的待规划运动轨迹是首要条件。目前对机器人的运动轨迹规划主要有基于笛卡尔空间的轨迹规划和基于关节空间的轨迹规划。基于笛卡尔空间的轨迹规划主要原理在于控制机器人末端的速度以最大加速度和最大速度运转，但是在这种情况下，由于机器人的多轴特性，往往会在某些区域，轴的转动角速度大于其实际能够支撑的角速度，造成机器人运行不稳定的问题，同时运动学逆解可能存在奇异位型的问题；基于关节空间的轨迹规划能够避免机器人运行不稳定及奇异解的问题，但无法直观地对笛卡尔空间的运动进行设置。因此，如何获得能够同时满足笛卡尔空间和关节空间运动要求，且利于进行轨迹规划的轨迹点，从而确保机器人的工作效率、控制机器人稳定的运行，成为本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
本申请实施例提供一种多轴机器人的复杂轨迹光顺方法、装置、介质及电子设备，可以实现在运行轨迹中，控制多轴机器人高效且稳定的运行的目的。
第一方面，本申请实施例提供了一种多轴机器人的复杂轨迹光顺方法，所述方法包括：
获取在预设轨迹上的至少两个采样点；
确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；
基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；
以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。
进一步的，在对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合之后，所述方法还包括：
基于插补计算，确定运动周期的参考位置，并通过调整稀疏系数和光顺系数，控制所述多轴机器人在所述预设轨迹上移动的光顺误差。
进一步的，根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间，包括：
若所述第二时间区间大于所述第一时间区间，则确定以所述第二时间区间为作业时间；
若所述第二时间区间小于所述第一时间区间，则确定以所述第一时间区间为作业时间。
进一步的，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间，包括：
基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，以起点速度和终点速度为零，进行T型速度规划，确定由相邻采样点构成的位置区间所对应的第一时间区间。
进一步的，在确定由相邻采样点构成的位置区间所对应的第一时间区间之后，所述方法还包括：
若需要对所述采样点进行稀疏处理，则设置稀疏参数；
采用所述稀疏参数，计算减速点以及初始减速区间的加速度，以到达终点位置时速度为零；
根据所述稀疏参数，确定加速阶段、匀速阶段以及减速阶段的时间区间。
进一步的，在根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间之后，所述方法还包括：
若所述作业时间小于插补周期，则将得到该作业时间的两个相邻采样点中的至少一个删除，以使整个预设轨迹的上任意两个相邻采样点之间的作业时间大于或者等于所述插补周期。
进一步的，所述光顺算法包括：
采用如下公式计算：
Figure BDA0002867658900000031
其中，p为所述光顺系数，n为数据量，yj和xj表示第j个原始关节空间轨迹点和作业时间，f(xj)表示光顺后的关节空间轨迹；D2f表示对表达式f的二阶导数，t表示轨迹点的序列号。
第二方面，本申请实施例提供了一种多轴机器人的复杂轨迹光顺装置，所述装置包括：
采样点获取模块，用于获取在预设轨迹上的至少两个采样点；
第一时间区间确定模块，用于确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；
第二时间区间确定模块，用于基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；
光顺拟合模块，用于以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。
进一步的，所述装置还包括：
插补模块，用于基于插补计算，确定运动周期的参考位置，并通过调整稀疏系数和光顺系数，控制所述多轴机器人在所述预设轨迹上移动的光顺误差。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例所述的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例所述的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法。
本申请实施例所提供的技术方案，获取在预设轨迹上的至少两个采样点；确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。本申请所提供的技术方案，可以实现在运行轨迹中，控制多轴机器人高效且稳定的运行的目的。
附图说明
图1是本申请实施例一提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法的流程图；
图2是本申请实施例一提供的笛卡尔空间的时间区间计算流程图；
图3是本申请实施例一提供的减速点及初始减速区间加速度的确定流程图；
图4是本申请实施例二提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺装置的结构示意图；
图5是本申请实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图1是本申请实施例一提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法的流程图，本实施例可适用于多轴机器人控制的情况，该方法可以由本申请实施例所提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺装置执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并可集成于控制多轴机器人的电子设备中。
如图1所示，所述多轴机器人的复杂轨迹光顺方法包括：
S110、获取在预设轨迹上的至少两个采样点。
其中，预设轨迹是多轴机器人实际需要工作的轨迹，例如从A点到达B点，则A为起点，B为终点。在预设轨迹上，可以设置多个采样点。采样点可以是完全随机获取的，也可以是通过控制相互之间的距离来获取的，如两个采样点之间的距离从2mm到20mm之间。
可以理解的，采样点的获取，可以是在多轴机器人运动过程中来获取的，如获取多轴机器人运动过程中末端的位置，还可以是在确定预设轨迹之后，直接获取的。
S120、确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间。
其中，在多轴机器人移动的过程中，确定笛卡尔空间的最大速度和最大加速度。如通过读取多轴机器人的出厂信息来获取机器人所支持的最大速度和最大加速度。
在确定了这两个参数之后，可以采用一定的速度管理方案，来确定多轴机器人的末端经过各采样点时的速度参数和加速度参数。得到相应的数据之后，经过运算，可以确定任意两个相邻采样点之间构成的位置区间所对应的第一时间区间。例如采样点1到采样点2之间的第一时间区间为0.09s，采样点2到采样点3之间的第一时间区间为0.12s，采样点3到采样点4之间的第一时间区间为0.096s，等等。
在本实施例中，可选的，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间，包括：
基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，以起点速度和终点速度为零，进行T型速度规划，确定由相邻采样点构成的位置区间所对应的第一时间区间。
其中，T型速度规划，即为控制机器人从起点出速度为零开始，以最大加速度加速到最大速度之后，匀速运动，并在后期以最大加速度减速至速度为零，且刚好落在终点的位置。因此，采用T型速度规划，得到的是从起点到达终点总时长最小的控制方案。
在这样的控制方案下，可以得到各个位置区间的第一时间区间。
S130、基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位。
在各个采样点的位置时，多轴机器人的关节位置构成了关节空间的轨迹点，并且相邻两个轨迹点之间存在一定的角距离。可以获取多轴机器人各个关节所支持的最大角速度，并基于最大角速度对关节空间的角距离所需要的运行时间，确定为各个位置空间第二时间区间。
在得到第二时间区间之后，可以与第一时间区间作比较，可以理解的，如果哪一个的时间长，则说明该位置区间内，应该采用时间长的，否则会造成另一个会超出最大的运行条件，从而导致多轴机器人运行不稳定的情况。
本方案中，可选的，根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间，包括：
若所述第二时间区间大于所述第一时间区间，则确定以所述第二时间区间为作业时间；
若所述第二时间区间小于所述第一时间区间，则确定以所述第一时间区间为作业时间。
此处所确定的作业时间为某一位置空间的作业时间，通过这样的设置，可以确保多轴机器人的稳定运行。
具体的，基于笛卡尔空间原始数据及给定笛卡尔空间最大速度和加速度的初步时间区间估计。原始数据采用笛卡尔空间坐标系xyz和RPY角对机器人位姿进行描述，当给定笛卡尔空间最大速度和最大加速度时，设定初始速度为零进行T型速度规划，并以笛卡尔空间相邻两空间点为位置区间，完成与位置区间相对应的时间区间的计算。
在一个可行的实施例中，可选的，在确定由相邻采样点构成的位置区间所对应的第一时间区间之后，所述方法还包括：
若需要对所述采样点进行稀疏处理，则设置稀疏参数；
采用所述稀疏参数，通过倒序计算减速点以及初始减速区间的加速度，初始减速段不以给定笛卡尔空间最大加速度进行减速，避免机器人提前停止现象，末端重拟合保证机器人到达终点位置时速度为零；
根据所述稀疏参数及笛卡尔空间最大速度和最大加速度要求，确定加速阶段、匀速阶段以及减速阶段的时间区间。
其中，图2是本申请实施例一提供的笛卡尔空间的时间区间计算流程图。图3是本申请实施例一提供的减速点及初始减速区间加速度的确定流程图。如图2和图3所示，首先进行稀疏参数的设置，然后通过如图3所示流程完成减速点及初始减速区间加速度的计算，避免在初始减速段区间因使用最大加速度减速导致机器人未达指定结束点时速度已降速至零的情况发生，最后依次完成加速、匀速及减速段时间区间的计算。
S140、以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。
本方案中，可以采用基于三次光滑样条的六轴机器人复杂轨迹光顺拟合，及基于速度要求的启停段光顺轨迹重拟合。轨迹光顺拟合中，以作业时间为自变量、关节空间轨迹为因变量，设置光顺系数进行拟合，得到各区间关节空间轨迹关于时间区间的三次光滑样条表达式系数。
其中，光顺系数其取值范围为(0,1]，光顺系数越接近于1，拟合光顺轨迹越接近于原始轨迹。为保证机器人平稳启动和停止，以起始速度和结束速度为零、位置光滑、速度光滑、加速度连续为条件，求解启停段的三次光滑样条系数，完成启停段光顺轨迹重拟合。
本申请中，基于一种光顺算法对机器人复杂轨迹关节空间进行轨迹光顺，所述方法还包括：
光顺算法通过对公式(1)进行最小化求解，以基于笛卡尔空间和关节空间的作业时间为自变量，以机器人关节空间复杂轨迹为因变量，进行轨迹光顺。
Figure BDA0002867658900000101
式(1)中第一部分表示对光顺前后轨迹点误差的估量，其中，p为所述光顺系数，n为数据量，yj和xj表示第j个原始关节空间轨迹点和作业时间，f(xj)表示光顺后的关节空间轨迹；第二部分表示对光顺度/粗糙度的估量，其中，D2f表示对表达式f的二阶导数，t表示轨迹点的序列号。
由所述光顺公式可知，对于所述光顺系数p的设置，光顺系数越接近于1，则光顺后的轨迹越不粗糙，但相对应的误差越大；光顺系数越小，则光顺后的数据与原始数据之间的误差越小，但光顺后的轨迹更粗糙。
本申请实施例所提供的技术方案，获取在预设轨迹上的至少两个采样点；确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。本申请所提供的技术方案，可以实现在运行轨迹中，控制多轴机器人高效且稳定的运行的目的。
在上述各技术方案的基础上，可选的，在根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间之后，所述方法还包括：
若所述作业时间小于插补周期，则将得到该作业时间的两个相邻采样点中的至少一个删除，以使整个预设轨迹的上任意两个相邻采样点之间的作业时间大于或者等于所述插补周期。
其中，插补周期可以是预先设定的，如每0.5秒插补一个点，从而可以达到对多轴机器人的精准控制的目的。
具体的，插补计算及基于参数调整的可控光顺误差的实现。在上述步骤中得到各区间关节空间轨迹关于时间区间的三次光滑样条表达式系数后，可以根据各区间三次光滑样条表达式插补出各运动周期的参考位置。该方法中光顺误差决定于稀疏系数和光顺系数，其中稀疏系数越小、光顺系数越接近1，光顺误差越小，但相对应地，此时对关节空间速度、加速度波动状况的改善程度会减弱。
本方案算法简单易于实现，能够实现六轴机器人复杂轨迹G2连续，有效改善机器人运行复杂轨迹时关节空间速度、加速度的波动。同时，兼顾了笛卡尔空间(机器人末端)速度、加速度要求以及关节空间最大速度限制，并且通过启停段光顺轨迹重拟保证了机器人的平稳启动停止。此外，通过调整稀疏系数和光顺稀疏能够实现机器人末端光顺误差可控。
实施例二
图4是本申请实施例二提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺装置的结构示意图，所述装置可由软件和/或硬件实现，并可集成于电子设备中。
如图4所示，所述装置包括：
采样点获取模块410，用于获取在预设轨迹上的至少两个采样点；
第一时间区间确定模块420，用于确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；
第二时间区间确定模块430，用于基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；
光顺拟合模块440，用于以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。
可选的，所述装置还包括：
插补模块450，用于基于插补计算，确定运动周期的参考位置，并通过调整稀疏系数和光顺系数，控制所述多轴机器人在所述预设轨迹上移动的光顺误差。
本发明实施例所提供的一种多轴机器人的复杂轨迹光顺装置可执行本发明任意实施例所提供的一种多轴机器人的复杂轨迹光顺方法，具备执行一种多轴机器人的复杂轨迹光顺方法相应的功能模块和有益效果。
实施例三
本申请实施例三还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种多轴机器人的复杂轨迹光顺方法，该方法包括：
获取在预设轨迹上的至少两个采样点；
确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；
基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；
以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。
存储介质是指任何的各种类型的存储器电子设备或存储电子设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM，兰巴斯(Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同未知中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的多轴机器人的复杂轨迹光顺操作，还可以执行本申请任意实施例所提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法中的相关操作。
实施例四
本申请实施例四提供了一种电子设备，该电子设备中可集成本申请实施例提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺装置，该电子设备可以是配置于系统内的，也可以是执行系统内的部分或者全部功能的设备。图5是本申请实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。如图5所示，本实施例提供了一种电子设备500，其包括：一个或多个处理器520；存储装置510，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器520执行，使得所述一个或多个处理器520实现本申请实施例所提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法，该方法包括：
获取在预设轨迹上的至少两个采样点；
确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；
基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；
以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。
当然，本领域技术人员可以理解，处理器520还实现本申请任意实施例所提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法的技术方案。
图5显示的电子设备500仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，该电子设备500包括处理器520、存储装置510、输入装置530和输出装置540；电子设备中处理器520的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器520为例；电子设备中的处理器520、存储装置510、输入装置530和输出装置540可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线550连接为例。
存储装置510作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块单元，如本申请实施例中的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法对应的程序指令。
存储装置510可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置510可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置510可进一步包括相对于处理器520远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置530可用于接收输入的数字、字符信息或语音信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置540可包括显示屏、扬声器等电子设备。
本申请实施例提供的电子设备，可以实现在运行轨迹中，控制多轴机器人高效且稳定的运行的目的。
上述实施例中提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺装置、介质及电子设备可执行本申请任意实施例所提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法，具备执行该方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种多轴机器人的复杂轨迹光顺方法，其特征在于，所述方法包括：
获取在预设轨迹上的至少两个采样点；
确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；
基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；
以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合之后，所述方法还包括：
基于插补计算，确定运动周期的参考位置，并通过调整稀疏系数和光顺系数，控制所述多轴机器人在所述预设轨迹上移动的光顺误差。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间，包括：
若所述第二时间区间大于所述第一时间区间，则确定以所述第二时间区间为作业时间；
若所述第二时间区间小于所述第一时间区间，则确定以所述第一时间区间为作业时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间，包括：
基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，以起点速度和终点速度为零，进行T型速度规划，确定由相邻采样点构成的位置区间所对应的第一时间区间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在确定由相邻采样点构成的位置区间所对应的第一时间区间之后，所述方法还包括：
若需要对所述采样点进行稀疏处理，则设置稀疏参数；
采用所述稀疏参数，通过倒序计算减速点以及初始减速区间的加速度，以使多轴机器人到达终点位置时速度为零；
根据所述稀疏参数及笛卡尔空间最大速度和最大加速度要求，确定加速阶段、匀速阶段以及减速阶段的时间区间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间之后，所述方法还包括：
若所述作业时间小于插补周期，则将得到该作业时间的两个相邻采样点中的至少一个删除，以使整个预设轨迹的上任意两个相邻采样点之间的作业时间大于或者等于所述插补周期。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光顺算法包括：
采用如下公式计算：
Figure FDA0002867658890000021
其中，p为所述光顺系数，n为数据量，yj和xj表示第j个原始关节空间轨迹点和作业时间，f(xj)表示光顺后的关节空间轨迹；D2f表示对表达式f的二阶导数，t表示轨迹点的序列号。
8.一种多轴机器人的复杂轨迹光顺装置，其特征在于，所述装置包括：
采样点获取模块，用于获取在预设轨迹上的至少两个采样点；
第一时间区间确定模块，用于确定多轴机器人在移动过程中，基于笛卡尔空间的最大速度和最大加速度，确定在所述至少两个采样点的速度参数和加速度参数，以确定第一时间区间；
第二时间区间确定模块，用于基于所述多轴机器人的关节空间中相邻轨迹点的角距离，确定最大角速度的第二时间区间，并根据所述第二时间区间和第一时间区间确定作业时间；其中，所述轨迹点是多轴机器人处于各采样点的点位时，关节所处的点位；
光顺拟合模块，用于以所述作业时间为自变量，以关节空间轨迹为因变量，采用光顺算法，设置光顺系数对所述多轴机器人的复杂轨迹进行光顺拟合。
9.一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，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法。
10.一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的多轴机器人的复杂轨迹光顺方法。
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