[发明专利]基于变结构滤波器的工业机器人在线轨迹规划方法及装置

说明书

本申请实施例提供一种基于变结构滤波器的工业机器人在线轨迹规划方法及装置，方法包括：根据用户自定义的参考轨迹速度曲线，在每个控制周期中将参考期望位置、参考期望速度、参考期望加速度输入变结构滤波器；变结构滤波器根据约束求解器求得的速度与加速度约束计算得到当前控制周期的规划位置、规划速度、规划加速度；将所述规划位置、规划速度、规划加速度输入逆解器中，得到当前控制周期的关节位置指令、关节速度指令与关节加速度指令，进而发送给机器人伺服驱动器驱动机器人运动；本申请能够有效解决在满足机器人运动学与动力学约束的前提下实现期望参考速度曲线的偏差最小的问题。

技术领域

本申请涉及机器人领域，具体涉及一种基于变结构滤波器的工业机器人在线轨迹规划方法及装置。

背景技术

随着科技的进步，机器人在当代社会中的扮演着越来越重要的角色。在工业场景下，机器人的节拍和精度是两个核心指标，但是这两个指标要求往往是相互矛盾的，若要达到更快的运行节拍，电机的速度就必须更快，从而加减速变化也就更加剧烈，如果单纯依赖伺服驱动器自身的PID调节能力，关节的跟踪精度必然会大幅度降低，另一方面，电机在加减速时往往会不可避免的引起机械结构的抖动，机器人本体未建模的柔性会进一步导致精度的损失。

若想实现机器人在高速工作的同时尽可能保持较高的跟踪精度，必须在轨迹规划时考虑将机器人的运动学约束与动力学约束。由于机器人是一个高度非线性的运动学与动力学系统，一条最简单的笛卡尔空间直线路径映射到关节空间中的路径也可能是十分复杂的，为了实现时间最优的目的，往往要求机器人在任一时刻都贴近其运动学与动力学约束的边界运行，但是由于模型建立的误差或实际工作中的各种干扰，机器人的需用力矩一旦超过电机当前的实际能力，就会引起跟踪误差的增大。

发明内容

针对现有技术中的问题，本申请提供一种基于变结构滤波器的工业机器人在线轨迹规划方法及装置，能够有效解决在满足机器人运动学与动力学约束的前提下实现期望参考速度曲线的偏差最小的问题。

为了解决上述问题中的至少一个，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种基于变结构滤波器的工业机器人在线轨迹规划方法，包括：

根据用户自定义的参考轨迹速度曲线，在每个控制周期中将参考期望位置、参考期望速度、参考期望加速度输入变结构滤波器；

变结构滤波器根据约束求解器求得的速度与加速度约束计算得到当前控制周期的规划位置、规划速度、规划加速度；

将所述规划位置、规划速度、规划加速度输入逆解器中，得到当前控制周期的关节位置指令、关节速度指令与关节加速度指令，进而发送给机器人伺服驱动器驱动机器人运动。

进一步地，还包括：

将关节位置输入约束求解器，计算得到下一周期变结构滤波器所需要的约束信息。

第二方面，本申请提供一种基于变结构滤波器的工业机器人在线轨迹规划装置，包括：

变结构滤波器输入模块，用于根据用户自定义的参考轨迹速度曲线，在每个控制周期中将参考期望位置、参考期望速度、参考期望加速度输入变结构滤波器；

变结构滤波器计算模块，用于变结构滤波器根据约束求解器求得的速度与加速度约束计算得到当前控制周期的规划位置、规划速度、规划加速度；

机器人驱动模块，用于将所述规划位置、规划速度、规划加速度输入逆解器中，得到当前控制周期的关节位置指令、关节速度指令与关节加速度指令，进而发送给机器人伺服驱动器驱动机器人运动。

进一步地，还包括：

约束信息更新单元，用于将关节位置输入约束求解器，计算得到下一周期变结构滤波器所需要的约束信息。