[发明专利]用于机器人传送装置的时间最佳轨迹

说明书

技术领域

本示范实施例大体涉及机器人操纵器，且更具体而言涉及用于生成机器人操纵器的平滑时间最佳轨迹的方法及器件。

背景技术

通常在将由机器人操纵器所保持的基底从一个位置传送至另一个位置时使用轨迹生成。尽管用于载送轻有效负载的机器人系统可过度设计成提供所需的转矩裕度，但增加的峰转矩需求成为用于高或重有效负载的直接驱动和谐波驱动的机器人操纵器两者的性能、尺寸、成本和寿命的因素。常规轨迹生成方法通常不说明转矩限制或不产生平滑的指令轨迹。例如，熟知的伺服控制途径可在来自Bobrow等人的名称为“Time-optimal control of robotic manipulators along specified paths”的论文中(International Journal of Robotic Research, Vol.4, No.3, 1985)中找到，其大体上操作成在机器人末端执行器的加速和减速之间建立切换点，而不超过最大可容许速度。该切换点大体上操作成在最小时间内改变系统状态，同时始终使用全部可用的系统动力。此途径有时候也称为继电器式控制(bang-bang control)。

尽管是时间最佳的，但由于可变的或无法量化的系统共振的存在，故一些真实世界应用可限制此途径的耐久性。更具体而言，冲击中的突然变化(加速度关于时间的变化)可作用为该系统的广谱刺激，导致最后位置处的长到不可接受的停留时间。

通过轨迹分布图或轨迹分布图的运动学特征(诸如加速度、冲击及冲击比率)，从诸如Bobrow等人的继电器式控制中移除轨迹中的不连续的常规系统导致非最佳轨迹且因此导致较低效率。这对于构造成处理大的、较重的有效负载的机器人系统而言特别是如此。

提供如下轨迹生成将是有利的，该轨迹生成例如使用最大系统转矩和有效负载加速度，且提供平滑的指令时间最佳轨迹。

附图说明

在以下的描述中结合附图说明公开实施例的前述方面和其它特征，在附图中：

图1是并入公开实施例的方面的处理工具的示意图；

图2是并入公开实施例的方面的另一个处理工具的示意图；

图3A-3D是可应用公开实施例的方面的示范基底运送路径；

图4示出机器人臂的常规轨迹的“S曲线分布图”；

图5A是示范曲线图，示出根据公开实施例的方面的时间最佳轨迹；

图5B是流程图，示出根据公开实施例的方面的时间最佳轨迹的生成；

图5C和5D是示范曲线图，示出根据公开实施例的方面的时间最佳轨迹；

图6A是示范曲线图，示出根据公开实施例的方面生成的时间最佳轨迹中的马达转矩；

图6B是示范曲线图，示出根据公开实施例的方面生成的时间最佳轨迹中的末端执行器加速度分布图；

图7A是示范曲线图，示出根据公开实施例的方面的加速度描点对时间；且

图7B和7C是示范曲线图，示出根据公开实施例的方面的马达转矩描点对时间。

具体实施方式

图1示出示范基底处理设备，其中可使用公开实施例的方面。尽管将参考附图描述公开实施例的方面，但应理解的是，公开实施例可以以许多备选形式体现。此外，可使用元件或材料的任何合适的尺寸、形状或类型。