[发明专利]用于高速分拣系统的工件跟随抓取轨迹规划方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于高速分拣系统的工件跟随抓取轨迹规划方法及系统，包括：建立跟随抓取轨迹模型，分别获得工件坐标，机械手末端坐标以及机械手运动参数；根据工件坐标确定工件轨迹所处情况，确定当前求解区间；根据当前求解区间，确定该区间位移与时间公式，确定该区间内单一变量的取值范围；根据工件所处工作范围的上下半区确定抓取轨迹方程；将位移与时间公式代入轨迹方程；使用二分法在取值范围内求解轨迹方程的解，若有解，则根据方程解规划抓取轨迹，执行抓取；若无解，转到下一求解区间重复上述求解过程。本发明有益效果：充分利用机械手工作范围，充分利用S曲线加减速算法特性，提高抓取效率，改善抓取精度。

技术领域

本发明涉及计算机数控系统运动控制领域，尤其涉及一种用于高速分拣系统的工件跟随抓取轨迹规划方法及系统。

背景技术

工件分拣是现代工厂流水线生产线上的一个重要环节。机器人分拣系统一般包含以下设备：机械手，传送带，工件托盘，控制器，工业相机。工业相机通过采集传送带上工件图像获取工件位置信息并将工件信息传递到机器人控制器，控制器进行抓取路径规划与速度规划，然后控制机械手周期插补规划好的抓取轨迹。传统的抓取路径一般采用“门”字型轨迹，在获取抓取指令时，机械手末端首先沿Z轴方向上升固定距离，然后水平运动到传送带上方的预测抓取位置，最后下降至工件上方，再控制吸盘执行抓取动作，吸盘吸气时抓取工件，吸盘吹气则放下工件。此方法的好处是，上升一定高度后再进行水平运动，可以有效避开运动过程中的障碍物，比如传送带边界。但是，吸盘吸气与吹气一般是由控制器控制相应IO完成，IO的控制延迟要远高于机械手插补的1ms，IO控制的延迟导致在机械手到达工件上方时不能及时执行抓取动作，工件继续沿着传送带方向运动一段距离，在IO执行抓取时，抓取位置已经偏离原来的计算位置，导致抓取位置不在工件中心，降低了抓取位置精度，同时放置精度也随之降低；另一方面，由于传送带表面凹凸不平，工件在机器人坐标系内的高度信息存在波动，且难以判断，波动的高度信息给抓取高度的设定带来了极大的困难，为了保证吸盘能够成功吸取工件，吸盘的高度必须尽量靠近工件上表面，从而保证抓取位置精度不受影响。

现有技术提出了根据工件在传送带上的分布密度来调整传送带速度的控制思想，以保证机器人总是处在最快抓取速度状态，并进行了简单的理论分析，但该方法实现较为困难，并且不符合对生产节拍有要求的生产过程。

现有技术提出使用修正梯形算法作为机器人加减速算法，虽然该算法计算简单，但由于修正梯形算法自身时间分配的不合理性，导致它在短时间内的运动具有跳跃性，长距离运动表现疲软的特点，动态特性不足，难以保证高效率的抓取。

综上所述，针对现有技术如何进一步有效动态跟踪运动目标以及提高抓取效率的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种用于高速分拣系统的工件跟随抓取轨迹规划方法及系统，该方法一方面在抓取轨迹的规划过程中，将机器人工作范围和S曲线加减速算法的特点相结合，能够充分利用机器人工作范围；另一方面在保证运动速度的同时，采用圆弧轨迹改变运动方向，实现对于工件的匀速跟随。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

本发明的第一目的是公开一种用于高速分拣系统的工件跟随抓取轨迹规划方法，包括：

建立跟随抓取轨迹模型，分别获得工件坐标，机械手末端坐标以及机械手运动参数；

根据工件坐标确定工件轨迹所处情况，确定当前求解区间；

根据当前求解区间，确定该区间位移与时间公式，确定该区间内单一变量的取值范围；

根据工件所处工作范围的上下半区确定抓取轨迹方程；

将位移与时间公式代入轨迹方程；