[发明专利]一种平面机械手运动路径的规划方法

说明书

一种平面机械手伺服电机运动路径的规划方法，其步骤为：S1：建立机械手分析结构模型；S2：规划机械手工作时的运动路径；根据抓盒机械手运动需求，规划好机械手抓取产品并将产品装入纸箱运动路径；S3：建立机械手位移STEP函数数学模型；S4：建立机械手速度STEP函数数学模型；将得到的位移STEP函数数学模型转化为速度曲线描述，形成机械手速度STEP函数数学模型；S5：将建立的机械手三维模型进行运动学分析，得到机械手按预定路径运行时一节臂和二节臂伺服电机的角度控制曲线数据。本发明具有原理简单、机械手定位精准、能够防止装箱运行过程中出现抖动等优点。

技术领域

本发明主要涉及到机械手的运动控制领域，特指一种适用于装箱码垛机中装盒机械手的运动路径的规划方法。

背景技术

装箱码垛机的装盒机械手为三轴的平面机械手。控制机械手执行端的运动必须处理好机械手一节臂和二节臂伺服电机之间的联动关系，两个电机的运动精准配合运行才能实现对控制机械手执行端的轨迹控制。否则，机械手不能准确定位，在装箱过程中也会存在比较大的抖动，容易和其它机械部件发生干涉。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、机械手定位精准、能够防止装箱运行过程中出现抖动的平面机械手伺服电机运动路径的规划方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种平面机械手伺服电机运动路径的规划方法，其步骤为：

S1：建立机械手分析结构模型；对机械手的结构进行分析简化，将装箱码垛机的抓盒机械手简化为由15根连杆构成的机械手结构模型；

S2：规划机械手工作时的运动路径；根据抓盒机械手运动需求，规划好机械手抓取产品并将产品装入纸箱运动路径；

S3：建立机械手位移STEP函数数学模型；将每一段路径的位移分解为X和Y两个方进行图像曲线描述；所述STEP函数为平滑阶跃性函数，通过定义每一段路径中函数的五个修饰变量，使建立的机械手模型在X和Y方向运动路径曲线保持平滑；

S4：建立机械手速度STEP函数数学模型；将得到的位移STEP函数数学模型转化为速度曲线描述，形成机械手速度STEP函数数学模型；

S5：将建立的机械手三维模型进行运动学分析，得到机械手按预定路径运行时一节臂和二节臂伺服电机的角度控制曲线数据。

作为本发明的进一步改进：所述步骤S1所建立的机械手结构模型中，第一连杆和第二连杆伺服电机驱动，第一连杆与第二连杆之间的连杆为固定不动的机架；第二连杆、第三连杆、第七连杆与机架构成平行四边形；第四连杆、第五连杆、第八连杆与第九连杆构成平行四边形；第三连杆与第四连杆为固定的90°关系，第五连杆与第六连杆也为固定的90°关系；其它连杆之间均为铰链连接关系。

作为本发明的进一步改进：所述步骤S5的具体流程为：

S501：定义好机械手相关约束关系后，修改机械手初始位置参数，建立机械手驱动模块；将速度控制STEP数学函数模型，添加到机械手驱动模块中；定义运动仿真的参数，以及机械手各个自由度的约束关系后启动仿真；

S502：在得到的仿真结果中测量第一连杆和第二连杆与垂直方向的角度值曲线，这两条曲线即机械手在按路径运行时，一节臂和二节臂伺服电机的运行角度走势曲线；

S503：将得到的一节臂和二节臂伺服电机的运行角度曲线数据进行数学处理；对角度曲线在X和Y方向分别进行数学移动，实现曲线的起点纵坐标和横坐标都为0；求出最大运行角度，即找到平移曲线后的最大纵坐标值；将横坐标的时间点替换为0到2048的等差序列；找出曲线对应的横坐标移动量，得到伺服电机跟随曲线运动的切入启动点；