[发明专利]基于实时运动的笛卡尔空间轨迹规划方法和系统

权利要求书

1.一种基于实时运动的笛卡尔空间轨迹规划方法，其特征在于，包括：

步骤1：通过用户输入或自动识别，获取笛卡尔空间中的路径点；

步骤2：根据笛卡尔空间中路径点的个数进行直线规划和圆弧过渡匀速规划，生成第一段轨迹规划器；

步骤3：根据运动周期，通过第一段轨迹规划器生成带有时刻的位置信息，并下发至被控对象；

步骤4：获取当前轨迹规划器的规划时间，除以运动周期后取整再乘以运动周期，得到时间基座，若当前轨迹不是最后一段轨迹且运动时间比时间基座少一个运动周期时，生成下一段轨迹规划器；

步骤5：判断当前轨迹为最后一段轨迹，且运动时间等于轨迹规划器的规划时间时，完成轨迹规划。

2.根据权利要求1所述的基于实时运动的笛卡尔空间轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤1包括：若相邻两个路径点的距离不在预设范围内，则返回无法规划信息；若相邻两个路径点的距离在预设范围内，则保存所有笛卡尔空间中路径点。

3.根据权利要求1所述的基于实时运动的笛卡尔空间轨迹规划方法，其特征在于，仅有两个笛卡尔空间路径点A点和B点时，采用直线规划，计算两路径点的直线距离，再设定笛卡尔空间最大线速度v_max和最大线加速度a_max，利用梯形速度轨迹得到这两个路径点的全部轨迹，规划从A点运动至B点的轨迹P公式为：

其中，A点和B点速度均为零，OP为任意时刻下的轨迹点，OA为A点坐标，AB为A点和B点的线段向量，u为梯形速度轨迹规划器规划值。

4.根据权利要求3所述的基于实时运动的笛卡尔空间轨迹规划方法，其特征在于，笛卡尔空间路径点个数大于两个时，以第二个路径点为圆心作球面，求得球面与第一、二个路径点构成线段AB的交点，以及球面与第二、三个路径点构成线段BC的交点，根据圆弧段与线段AB和线段BC相切的条件计算得到圆弧的半径与B’C’圆弧的角度，其中，圆弧过渡采用匀速规划的方式，圆弧过渡的线速度为：

其中，r为球半径，点A和B’为第一段轨迹规划器的路径点，A点时速度为零，B’点速度为v_lim。

5.根据权利要求1所述的基于实时运动的笛卡尔空间轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤4包括：

若下一段路径为圆弧，则求得圆弧半径、角度和圆弧过渡的限制速度，以上一段轨迹规划器中规划时间为时间基座时的位置为下一段路径轨迹规划器的起始位置；

若下一段路径为直线，则获取下一段轨迹的终止点和限制速度，再生成笛卡尔空间直线轨迹规划器。

6.一种基于实时运动的笛卡尔空间轨迹规划系统，其特征在于，包括：

模块M1：通过用户输入或自动识别，获取笛卡尔空间中的路径点；

模块M2：根据笛卡尔空间中路径点的个数进行直线规划和圆弧过渡匀速规划，生成第一段轨迹规划器；

模块M3：根据运动周期，通过第一段轨迹规划器生成带有时刻的位置信息，并下发至被控对象；

模块M4：获取当前轨迹规划器的规划时间，除以运动周期后取整再乘以运动周期，得到时间基座，若当前轨迹不是最后一段轨迹且运动时间比时间基座少一个运动周期时，生成下一段轨迹规划器；

模块M5：判断当前轨迹为最后一段轨迹，且运动时间等于轨迹规划器的规划时间时，完成轨迹规划。

7.根据权利要求6所述的基于实时运动的笛卡尔空间轨迹规划系统，其特征在于，所述模块M1包括：若相邻两个路径点的距离不在预设范围内，则返回无法规划信息；若相邻两个路径点的距离在预设范围内，则保存所有笛卡尔空间中路径点。