[发明专利]一种工业机器人监控区域边界运动规划的方法

权利要求书

1.一种工业机器人监控区域边界运动规划的方法，其步骤如下：

步骤1.输入当前TCP速度V和最大安全加速度a_max，计算提前减速距离△L：

ΔL＝V²/2a_max；

若用户设置机器人在区域内作业，则向内偏移设定的监控区域O，偏移距离△L，得到虚拟监控区域O'；若用户设置机器人在区域外作业，则向外偏移设定的监控区域O，偏移距离△L，得到虚拟安全区域O'；

速度V由机器人轨迹规划的速度V_plan与当前周期的速度倍率K计算得出：

V＝K×V_plan

其中未减速前速度倍率K等于原始用户设置的速度倍率Ks；

步骤2.判断机器人当前TCP位置点P：

若机器人当前TCP位置点P在虚拟监控区域O'与监控区域O之间，则根据设计的速度倍率调节函数K_sub(t)降低TCP运动速度，提前减速；

若机器人当前TCP位置点P在虚拟监控区域O'之外，判断上次运动周期是否已提前减速：

a.若上次运动周期未提前减速，说明上个周期机器人也未进入虚拟监控区域，则不干涉运动规划，保持当前速度倍率；

b.若上次运动周期已提前减速，说明上个周期机器人是在虚拟监控区域内的，按照重新设计的倍率调节函数K'_sub(t)逐步恢复至原始规划速度倍率，从而避免过度降低机器人的作业效率；

当机器人TCP位置点P还未到达虚拟监控区域O'时，机器人保持原速度倍率Ks运动，当机器人TCP位置点P进入虚拟监控区域O'时，设计速率倍率调节函数Ksub(t)进行提前减速；速度倍率调节函数Ksub(t)为时间的多项式，边界条件要求如下：

时间t的范围为0～Tsub，Tsub为用户设定的调节时间，其值越小，调节过程越短；Kcur是Ksub(t)的起始值，即当前周期的速度倍率，首次调节的Kcur等于原始倍率Ks；

速度调节期间，令K等于Ksub(t)，则机器人进行减速；

减速后速度V变化，计算变化后的△L，监控区域O需进行对应的偏移,实时刷新得到虚拟监控区域O'；按照当前机器人TCP位置点P与虚拟监控区域O'的相对位置变化，判断机器人的运动趋势，若机器人TCP位置点P已出虚拟监控区域，再重新调整速度倍率调节函数，逐步恢复至原速度倍率Ks，调整后的速度倍率调节函数为K'sub(t)；再次调整的多项式K'sub(t)的边界条件要求如下：

其中Tsub，Kcur，Ks含义同上；

步骤3.机器人当前TCP位置点P已到达监控区域O边界，此时机器人运动速度V经过提前减速的过程，机器人立即停止运动；

步骤4.每周期重新计算参数△L，刷新虚拟监控区域O'；重复步骤1-3，实现对TCP速度的动态加减速调整，直到运动至规划位置或到达监控区域边界为止。