[发明专利]一种机器人轨迹同步控制方法、计算机可读存储介质

说明书

本发明公开了一种机器人轨迹同步控制方法，包括：采用质量弹簧阻尼模型的二阶系统对机器人末端的位置和姿态即位姿进行闭环控制，得到笛卡尔空间下的线加速度和角加速度将笛卡尔空间下的线加速度和角加速度转换成机器人的关节速度和关节加速度若通过机器人末端的位姿及关节速度与设定值存在偏差时，引入内环控制回路，控制机器人各个关节按照关节加速度进行加减速；在机器人每个控制插补周期内，根据机器人末端的设定位姿与实际位姿之间的偏差，计算每个关节的关节加速度并作用于机器人的内环控制回路的控制器上。本发明的方法根据机器人末端反馈位姿和理论位姿之间的偏差，实时调整机器人各个关节的运动，提高机器人的轨迹精度。

技术领域

本发明涉及机器人同步控制技术领域，特别涉及一种机器人轨迹同步控制方法、计算机可读存储介质。

背景技术

是否具有较高的轨迹精度是衡量机器人性能的重要指标之一。机器人的运动有四种类型：关节插补运动、直线插补运动、圆弧插补运动、样条插补运动，以从A点运动到B点为例，除了关节插补运动只需要控制机器人精确运动到终点B，其他三种插补运动还需要精确控制从起点A至终点B之间的运动轨迹(轨迹精度)，机器人的轨迹精度受机器人运动学参数的准确性、机器人速度、机器人关节的同步性等因素的影响，而机器人关节的同步性对机器人的轨迹精度的影响最大。

现有机器人各个关节多采用传统三环PID控制方法，调节PID参数使机器人各个关节刚度处于近似水平，从而使机器人各个关节对指令的相应的近似相同，保证机器人的同步性。而当机器人位置发生改变时，机器人各轴的转动惯量改变、摩擦力改变，上述PID参数并不能使得各个关节对指令的响应近似相同，从而无法保证机器人位置改变时的同步性。

即上述三环PID控制方法本质上是独立地对机器人各个关节闭环控制，存在机器人各个关节对指令的跟随不完全相同，有些轴快，有些轴慢的缺陷，导致关节同步性较差，机器人轨迹精度无法保证。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种机器人轨迹同步控制方法、计算机可读存储介质，可在传统的三环PID控制的基础上，根据机器人末端反馈位姿和理论位姿之间的偏差，实时调整机器人各个关节的运动，以保证机器人关节的同步性，从而提高机器人的轨迹精度。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种机器人轨迹同步控制方法，包括以下步骤：

步骤1.采用质量弹簧阻尼模型的二阶系统对机器人末端的位置和姿态即位姿进行闭环控制，得到笛卡尔空间下的线加速度和角加速度

步骤2.将笛卡尔空间下的线加速度和角加速度转换成机器人的关节速度和关节加速度

步骤3.若通过步骤1和步骤2得到的机器人末端的位姿及关节速度与设定值存在偏差时，引入内环控制回路，控制机器人各个关节按照关节加速度

进行加减速，以补偿机器人各个关节运动时对其他关节产生的耦合力矩；

步骤4.在机器人每个控制插补周期内，根据机器人末端的设定位姿与实际位姿之间的偏差，计算每个关节的关节加速度并作用于机器人的内环控制回路的控制器上，使设定位姿与实际位姿之间的偏差趋于0以实现机器人轨迹同步。

进一步地，所述步骤1具体包括：

步骤1.1.根据机器人各个关节的反馈角度q，采用机器人正运动公式KIN(q)计算机器人末端的反馈位姿X；

步骤1.2.根据用户指定的期望位姿矩阵计算得到期望位姿X_d；

步骤1.3.计算期望位姿X_d与反馈位姿X之间的位姿误差e；

步骤1.4.采用二阶系统对末端位姿进行闭环控制，计算得到笛卡尔空间下的线加速度和角加速度