[发明专利]乒乓球发球机器人的多轴控制方法及多轴控制装置

权利要求书

1.一种乒乓球发球机器人的多轴控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取乒乓球的有效发球轨迹；

按照乒乓球的有效发球轨迹，根据乒乓球发球机器人的关节数N，采用PWM的控制形式对乒乓球发球机器人的N-1个关节处的轴进行控制，采用CAN总线的控制形式对乒乓球发球机器人剩余的1个关节处的轴进行控制，其具体过程为：

计算乒乓球发球机器人各关节处轴的周期任务；

根据乒乓球发球机器人的关节数N，设置N+1个时间片；

在第j个时间片向第j轴发送PWM脉冲，其中，1≤j≤N-1，且j为整数；

在第N个时间片向第轴的NCAN总线发送同步报文并通过CAN总线获取状态回复信息；

在第(N+1)个时间片向第N轴发送CAN位置指令；

判断各关节处轴是否已到达对应的轨迹目标位移，如果到达，则运行轨迹结束；否则进入下一个周期任务，重新在第1个时间片向第一轴发送PWM脉冲。

2.根据权利要求1所述的乒乓球发球机器人的多轴控制方法，其特征在于，所述步骤计算乒乓球发球机器人各关节处轴的周期任务中，各关节处轴的周期任务根据各关节处轴的轨迹运算得到，各关节处轴的轨迹指的是各关节处轴的位移与时间的函数以及速度与时间的函数；

各关节处轴在某控制周期的任务就是以该周期的运动速度运动到该周期的目标位移。

3.根据权利要求2所述的乒乓球发球机器人的多轴控制方法，其特征在于，所述步骤计算乒乓球发球机器人各关节处轴的周期任务的过程为：

实际目标运动位移p_f满足速度能够达到最大速度v_max，运动轨迹包括运动位移p与时间t的函数以及速度v与时间t的函数；

其中，运动位移p与时间t的函数为：

速度v与时间t的函数为：

式中，

实际目标运动位移p_f满足速度无法达到最大速度v_max就开始减速，运动轨迹函数包括运动位移p与时间t的函数以及速度v与时间t的函数；

其中，运动位移p与时间t的函数为：

速度v与时间t的函数为：

式中，

4.根据权利要求3所述的乒乓球发球机器人的多轴控制方法，其特征在于，根据所述动位移p与时间t的函数，得到第i个轴在第n+1个周期的运动位移Δp_i((n+1)T)的运算表达式为：

Δp_i((n+1)T)＝p_i((n+1)T)-p_i(nT)；

式中，p_i((n+1)T)为p_i(t)在第(n+1)T时刻的目标位移值，p_i(nT)为p_i(t)在第nT时刻的目标位移值，p_i(t)是时间t和位置p的函数，T表示控制周期。

5.根据权利要求3所述的乒乓球发球机器人的多轴控制方法，其特征在于，根据速度v与时间t的函数，得到第i个轴在第n+1个周期的运动速度在目标运动位移p_f满足的情况下的表达式为：

得到第i个轴在第n+1个周期的运动速度在目标运动位移p_f满足的情况下的表达式为：

6.根据权利要求1所述的乒乓球发球机器人的多轴控制方法，其特征在于，每个所述时间片的时长为其中，T表示控制周期。