CN116330286B - 一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，包括:步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹，步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度等参数，步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度等参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数。本发明提出了一种利用工业机器人轨迹姿态角和轨迹位移计算的比值，求解机器人控制器最优指令轨迹、速度、加速度的一种方式，大大降低因为控制器下发指令过高或过低，导致工业机器人抖动的一种方法，已经产业化，形成标准产品，适配于华数三型系统使用。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，具体为一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法。
背景技术
机器人取代人工，进行一些重复性高，危险性高的工作，这些工作多数都伴随着较高的职业病发生，机器换人迫在眉睫，但是在机器人替换人工工作的同时，机器人本身由于伺服电机驱动，以及减速机本体等产生的共振引起的机器人抖动是一个综合性的疑难杂症。
现有的机器人上面已有的工业机器人系统都不能较好的抑制该抖动，大多数工业机器人厂商通过修改伺服参数，去通配机器人所有应用现场，大多不便于从根本上抑制工业机器人抖动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，以解决上述背景技术中提出的抑制工业机器人运行抖动的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，包括:
步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹；
步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度等参数；
步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度等参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数；
步骤四：计算原理：
(1)轨迹段首末两点姿态不一致计算
阈值k:前后段机器人姿态角度和轨迹长度比值；根据机器人运动学原理，此比值越大，则轨迹前后端加速度差值越大，就会导致控制器根据用户设定参数规划机器人运行时指令加速度过大，造成机器人抖动和冲击现象；
(1)轨迹段首末两点姿态一致计算
阈值k’：为前后端机器人姿态角度差与轨迹长度的比值；此值同k性质类似；
步骤五：工业机器人轨迹规划器根据用户参数和初步计算的机器人姿态角度和位移量比值，计算和规划新的机器人运行轨迹、速度、加速度、比值等；
步骤六：迭代器重复判断比值是否最优；
步骤七：如果不是最优解，将重复步骤四-步骤六，此过程为最优解求解过程；
步骤八：求解完毕，规划出最优的机器人运行轨迹、速度等；
步骤九：下发给伺服驱动器、以及电机和执行机构。
优选的，所述步骤二中焊接机器人的焊接速度为30～160cm/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提出了一种利用工业机器人轨迹姿态角和轨迹位移计算的比值，求解机器人控制器最优指令轨迹、速度、加速度的一种方式。
2.通过本发明的实现，大大降低因为控制器下发指令过高或过低，导致工业机器人抖动的一种方法。
3.本发明已经产业化，形成标准产品，适配于华数三型系统使用。
附图说明
图1为本发明的工作流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，包括:
步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹；
步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度等参数；
步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度等参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数；
步骤四：计算原理：
(1)轨迹段首末两点姿态不一致计算
阈值k:前后段机器人姿态角度和轨迹长度比值；根据机器人运动学原理，此比值越大，则轨迹前后端加速度差值越大，就会导致控制器根据用户设定参数规划机器人运行时指令加速度过大，造成机器人抖动和冲击现象；
(1)轨迹段首末两点姿态一致计算
阈值k’：为前后端机器人姿态角度差与轨迹长度的比值；此值同k性质类似；
步骤五：工业机器人轨迹规划器根据用户参数和初步计算的机器人姿态角度和位移量比值，计算和规划新的机器人运行轨迹、速度、加速度、比值等；
步骤六：迭代器重复判断比值是否最优；
步骤七：如果不是最优解，将重复步骤四-步骤六，此过程为最优解求解过程；
步骤八：求解完毕，规划出最优的机器人运行轨迹、速度等；
步骤九：下发给伺服驱动器、以及电机和执行机构。
步骤二中焊接机器人的焊接速度为40～151cm/min。
实施例二：一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，包括:
步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹；
步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度等参数；
步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度等参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数；
步骤四：计算原理：
(1)轨迹段首末两点姿态不一致计算
阈值k:前后段机器人姿态角度和轨迹长度比值；根据机器人运动学原理，此比值越大，则轨迹前后端加速度差值越大，就会导致控制器根据用户设定参数规划机器人运行时指令加速度过大，造成机器人抖动和冲击现象；
(1)轨迹段首末两点姿态一致计算
阈值k’：为前后端机器人姿态角度差与轨迹长度的比值；此值同k性质类似；
步骤五：工业机器人轨迹规划器根据用户参数和初步计算的机器人姿态角度和位移量比值，计算和规划新的机器人运行轨迹、速度、加速度、比值等；
步骤六：迭代器重复判断比值是否最优；
步骤七：如果不是最优解，将重复步骤四-步骤六，此过程为最优解求解过程；
步骤八：求解完毕，规划出最优的机器人运行轨迹、速度等；
步骤九：下发给伺服驱动器、以及电机和执行机构。
步骤二中焊接机器人的焊接速度为32～163cm/min。
实施例三：一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，包括:
步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹；
步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度等参数；
步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度等参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数；
步骤四：计算原理：
(1)轨迹段首末两点姿态不一致计算
阈值k:前后段机器人姿态角度和轨迹长度比值；根据机器人运动学原理，此比值越大，则轨迹前后端加速度差值越大，就会导致控制器根据用户设定参数规划机器人运行时指令加速度过大，造成机器人抖动和冲击现象；
(1)轨迹段首末两点姿态一致计算
阈值k’：为前后端机器人姿态角度差与轨迹长度的比值；此值同k性质类似；
步骤五：工业机器人轨迹规划器根据用户参数和初步计算的机器人姿态角度和位移量比值，计算和规划新的机器人运行轨迹、速度、加速度、比值等；
步骤六：迭代器重复判断比值是否最优；
步骤七：如果不是最优解，将重复步骤四-步骤六，此过程为最优解求解过程；
步骤八：求解完毕，规划出最优的机器人运行轨迹、速度等；
步骤九：下发给伺服驱动器、以及电机和执行机构。
步骤二中焊接机器人的焊接速度为40～150cm/min。
实施例四：一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，包括:
步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹；
步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度等参数；
步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度等参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数；
步骤四：计算原理：
(1)轨迹段首末两点姿态不一致计算
阈值k:前后段机器人姿态角度和轨迹长度比值；根据机器人运动学原理，此比值越大，则轨迹前后端加速度差值越大，就会导致控制器根据用户设定参数规划机器人运行时指令加速度过大，造成机器人抖动和冲击现象；
(1)轨迹段首末两点姿态一致计算
阈值k’：为前后端机器人姿态角度差与轨迹长度的比值；此值同k性质类似；
步骤五：工业机器人轨迹规划器根据用户参数和初步计算的机器人姿态角度和位移量比值，计算和规划新的机器人运行轨迹、速度、加速度、比值等；
步骤六：迭代器重复判断比值是否最优；
步骤七：如果不是最优解，将重复步骤四-步骤六，此过程为最优解求解过程；
步骤八：求解完毕，规划出最优的机器人运行轨迹、速度等；
步骤九：下发给伺服驱动器、以及电机和执行机构。
步骤二中焊接机器人的焊接速度为40～170cm/min。
实施例五：一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，包括:
步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹；
步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度等参数；
步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度等参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数；
步骤四：计算原理：
(1)轨迹段首末两点姿态不一致计算
阈值k:前后段机器人姿态角度和轨迹长度比值；根据机器人运动学原理，此比值越大，则轨迹前后端加速度差值越大，就会导致控制器根据用户设定参数规划机器人运行时指令加速度过大，造成机器人抖动和冲击现象；
(1)轨迹段首末两点姿态一致计算
阈值k’：为前后端机器人姿态角度差与轨迹长度的比值；此值同k性质类似；
步骤五：工业机器人轨迹规划器根据用户参数和初步计算的机器人姿态角度和位移量比值，计算和规划新的机器人运行轨迹、速度、加速度、比值等；
步骤六：迭代器重复判断比值是否最优；
步骤七：如果不是最优解，将重复步骤四-步骤六，此过程为最优解求解过程；
步骤八：求解完毕，规划出最优的机器人运行轨迹、速度等；
步骤九：下发给伺服驱动器、以及电机和执行机构。
步骤二中焊接机器人的焊接速度为37～50cm/min。
实施例六：一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，包括:
步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹；
步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度等参数；
步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度等参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数；
步骤四：计算原理：
(1)轨迹段首末两点姿态不一致计算
阈值k:前后段机器人姿态角度和轨迹长度比值；根据机器人运动学原理，此比值越大，则轨迹前后端加速度差值越大，就会导致控制器根据用户设定参数规划机器人运行时指令加速度过大，造成机器人抖动和冲击现象；
(1)轨迹段首末两点姿态一致计算
阈值k’：为前后端机器人姿态角度差与轨迹长度的比值；此值同k性质类似；
步骤五：工业机器人轨迹规划器根据用户参数和初步计算的机器人姿态角度和位移量比值，计算和规划新的机器人运行轨迹、速度、加速度、比值等；
步骤六：迭代器重复判断比值是否最优；
步骤七：如果不是最优解，将重复步骤四-步骤六，此过程为最优解求解过程；
步骤八：求解完毕，规划出最优的机器人运行轨迹、速度等；
步骤九：下发给伺服驱动器、以及电机和执行机构。
步骤二中焊接机器人的焊接速度为33～164cm/min。
实施例七：
一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，包括:
步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹；
步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度等参数；
步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度等参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数；
步骤四：计算原理：
(1)轨迹段首末两点姿态不一致计算
阈值k:前后段机器人姿态角度和轨迹长度比值；根据机器人运动学原理，此比值越大，则轨迹前后端加速度差值越大，就会导致控制器根据用户设定参数规划机器人运行时指令加速度过大，造成机器人抖动和冲击现象；
(1)轨迹段首末两点姿态一致计算
阈值k’：为前后端机器人姿态角度差与轨迹长度的比值；此值同k性质类似；
步骤五：工业机器人轨迹规划器根据用户参数和初步计算的机器人姿态角度和位移量比值，计算和规划新的机器人运行轨迹、速度、加速度、比值等；
步骤六：迭代器重复判断比值是否最优；
步骤七：如果不是最优解，将重复步骤四-步骤六，此过程为最优解求解过程；
步骤八：求解完毕，规划出最优的机器人运行轨迹、速度等；
步骤九：下发给伺服驱动器、以及电机和执行机构。
步骤二中焊接机器人的焊接速度为20～150cm/min。
工作原理，首先获取机器人用户参数，用户需要机器人运行的位置和速度决定了轨迹规划器的上限值。
根据用户编辑的点位以及速度，求前后段路径的姿态差。姿态差量越大，需要的加速度越大，此时，又根据前后姿态差量比值作为阈值，机器人轨迹规划器，多次迭代，出最优加速度和捷度参数，然后，再下发给工业机器人伺服驱动器，此时的速度，加速度等已经是最优解，因为考虑了多段轨迹的姿态，速度等参数，机器人运行将更加平稳，极大的减少了机器人运行过程中因速度姿态等变化导致的冲击，抖动，因此，此发明解决了目前工业机器人运行轨迹抖动，兼容工业机器人高速抖动、低速抖动的问题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (2)
1.一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，其特征在于，包括:
步骤一：用户定义工业机器人直线轨迹或圆弧轨迹；
步骤二：根据用户需求，用户自定义机器人运行速度，加速度参数；
步骤三：工业机器人控制器，根据用户设定的轨迹、速度参数，获取上下两段轨迹姿态变化、和轨迹长度，求取比例参数；
步骤四：计算原理：
(1)轨迹段首末两点姿态不一致计算
阈值k:前后段机器人姿态角度差和轨迹长度比值的比值；根据机器人运动学原理，此比值越大，则轨迹前后段加速度差值越大，就会导致控制器根据用户设定参数规划机器人运行时指令加速度过大，造成机器人抖动和冲击现象；a：上段机器人姿态角度变化值；b：下段机器人姿态角度变化值；d1：上段机器人轨迹长度；d2：下段机器人轨迹长度；
(2)轨迹段首末两点姿态一致计算
阈值k’：为前后段机器人姿态角度差与轨迹长度比值的比值；a'：上下两段轨迹机器人姿态角度变化值；d1'：上段机器人轨迹长度；d2'：下段机器人轨迹长度；
步骤五：工业机器人轨迹规划器根据用户设定的参数和初步计算的机器人姿态角度差和轨迹长度的比值，计算和规划新的机器人运行轨迹、速度、加速度、比值；
步骤六：迭代器重复判断比值是否最优；
步骤七：如果不是最优解，将重复步骤四-步骤六，此过程为最优解求解过程；
步骤八：求解完毕，规划出最优的机器人运行轨迹、速度；
步骤九：下发给伺服驱动器、以及电机和执行机构。
2.根据权利要求1所述的一种通过工业机器人动态轨迹和姿态规划抑制抖动的方法，其特征在于：所述步骤二中机器人的焊接速度为30～160cm/min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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