[发明专利]一种基于指定速度的参数自适应S形速度规划插补方法

说明书

本发明涉及一种基于指定速度的参数自适应S形速度规划插补方法，来解决运动控制过程中的速度规划插补平稳性问题。本方法一共包括6大类情形，细分为23种插补类型。本发明速度规划插补得到的速度曲线平滑，加速度曲线连续，极大提升了系统运动平稳性，且能够根据指定参数，自动调整初始设定的速度或末速度，保证以指定的行走距离的精确性、此算法可以实现多参数调节，简单可靠，计算量小。

【技术领域】

本发明属于机器人运动控制领域，尤其涉及一种运动控制速度规划插补方法，具体涉及一种基于指定速度的参数自适应S形速度规划插补方法。

【背景技术】

目前，依靠运动控制器(卡)与伺服驱动器通讯来实现机器人或伺服电机的运动，已经成为目前各大主流机器人、运动控制器厂商的选择，其原理是运动控制器器通过不断插补运算得到机器人/伺服电机的位置、速度、加速度数据，传送给伺服驱动器来实现电机运转，机器人运动。其中，对机器人的速度进行规划及插补，既实现能机器人平稳起停、又能节省加减速时间，一直是一个难以解决的问题。

目前，各大厂商利用的主要方法为基于梯形速度规划的插补算法，主要是插补得到的位置连续可导、速度连续、但其主要缺点是加速度不连续，存在冲击，尤其不适用于机器人高速运行环境，另一种主要方法为不可自适应或局部自适应的S形速度规划方法，可以实现平稳起停、但是其初始参数不可动态调整，导致如果设定的参数不合理，比如设定位移L较短，或者设定运行速度较大时，机器人或电机就停止运行，报错，不能够自动调整初始参数，使得作业停止，用户需要重新设置，效率和易用性相对较差。

【发明内容】

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种可靠的运动控制机器人速度规划插补方法。该方法一共包括6大类情形，细分为23种插补类型，规划算法容易编程实现，可靠快速，运动起停平稳，无冲击，具备参数自调整功能；且留有最大加速度和加加速度调整接口，用户可以根据运动系统结构的强度和刚度调整最大加速度Accmax和加加速度Jerk的大小，在结构强度刚度允许的前提下，提高最大加速度和加加速度的值，达到节省加减速时间的效果。

本发明采用的技术方案如下：

第一步，根据输入的速度规划参数(Vs—初始速度,V—运行速度，Ve—终点速度，L—指定的位移量，Accmax—最大加速度，Jerk—加加速度)；判断是否只存在匀速插补，如果是的话，则进入情形1，如果不存在匀速插补，则转到第二步。

第二步，计算位移L1和L2(L1—从Vs变速到V的位移量加上从V变速到Ve的位移量；L2—不经过速度V从Vs直接变速到Ve的位移量)。

第三步，判断是否存在匀速插补，即是否满足L1L,如果满足，则存在匀速段，进入情形2，否则，不存在匀速段，进入第四步；

第四步，然后判断L1＝L且L2L是否同时满足，如果是，则需要对最初设定的末速度Ve重新规划，得到新的终点速度Venew,进入情形3，如果否，则进入第五步。

第五步，需要对指定的运行速度V进行重新规划，得到新的运行速度Vnew，如果最初设定的运行速度V大于起始速度Vs和末速度Ve，则加速过程中能够达到的最大速度Vmax小于最初设定的运行速度V，进入情形4；否则进入第六步；

第六步，如果最初设定运行速度V小于初始速度Vs和末速度Ve，则以[V,min(Vs,Ve)]为取值区间，迭代求解得到更新的运行速度Vnew，运动过程可分为前变速段(Vs减速到Vnew)和后变速段(从Vnew增速到Ve)，进入情形5；如果运行速度V介于Vs和Ve之间，则进入情形6。

其特征在于：情形内容如下：

情形1：属于插补插补类型1(全程只有匀速插补)。

情形2：判断是否存在匀加速段，如果存在匀加速段，则进入步骤2.1，否则，则进入步骤2.2。