[发明专利]一种机器人腕关节奇异规避方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种机器人腕关节奇异规避方法及系统，可应用于要求工作空间较大，且要求轨迹严格服从位置和时序要求的应用场景，如大型车辆焊接、建筑物外围点胶等。本发明实施例能够精确执行位置和速度指令，且控制姿态偏差精度在设定的范围内，因此可以让机器人无需减速，且姿态稳定地通过奇异位型的奇异点，从而保证工艺高品质的完成。对于已经搭载了逆解模块的商用机器人，本发明实施例可以直接对原来有问题的离散轨迹点逐一进行修正，修改后的轨迹和原轨迹一一对应，这种修正只会发生在奇异点附近，对奇异点附近之外的其他轨迹没有影响。因此，本发明实施例可以作为一个附加模块在所有同构性的商用机器人上，具有较好的通用性。

技术领域

本发明实施例涉及机器人腕关节控制技术领域，具体涉及一种机器人腕关节奇异规避方法及系统。

背景技术

腕关节奇异点在6R非冗余协作臂常见的问题之一，它可能出现在笛卡尔空间的任何位置，且只与机器人关节5趋于零时的特殊空间位型相关，难以通过限制工作空间的方式进行排除。机械臂经过奇异点附近时，为了保持位置精度，通常需要伴随着笛卡尔空间的降速运动，这往往无法达到空间速度恒定的工艺任务的要求(诸如焊接、点胶等)。针对这一问题，任务排序(Task Priority Sequence)、奇异值分离(Singularity Isolation)等一系列方法被提出。已有的解决思路大都通过牺牲一定的姿态的精度来对奇异位型进行规避，这种方式对于姿态精度要求不高的应用能解决部分问题。然而，仍然存在一些缺陷，一方面，现有方法往往对过奇异点时姿态误差缺少量化分析，对机器人过奇异点时的最大误差缺少清晰可控的量化指标。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种机器人腕关节奇异规避方法及系统，以解决现有技术对机器人过奇异点时的最大误差缺少清晰可控的量化指标的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，本申请实施例提供了一种机器人腕关节奇异规避方法，所述方法包括：

按照预设周期，对机器人在笛卡尔空间中运动时的关节轨迹指令进行抽样检测；

利用抽样检测结果，按照当前运动速度预测接下来若干个周期所述机器人的运动姿态；

基于预测结果，判断所述机器人前方是否存在奇异位型的奇异点；

如果检测到机器人前方存在奇异位型的奇异点，生成角速度偏转姿态

利用所述角速度偏转姿态作为修正量和原始目标姿态融合生成新的目标姿态

对所述新的目标姿态进行求解，产生新的关节轨迹信号并下发给下位机执行。

进一步地，本申请实施例提供的一种机器人腕关节奇异规避方法还包括：

如果检测到机器人前方不存在奇异位型的奇异点，对原始目标姿态进行求解，产生关节轨迹信号并下发给下位机执行。

进一步地，基于预测结果，判断所述机器人前方是否存在奇异位型的奇异点，包括：

基于所述预测结果，获得所述机器人的第五关节空间角度q(t)₅以及所述第五关节空间角度q(t)₅的一阶差分值

判断所述第五关节空间角度q(t)₅和所述一阶差分值是否满足第一预设条件，所述第一预设条件为：

且或且

其中，表示预先设定的第一内圈阈值参数的平均值，表示预先设定的第二内圈阈值参数的平均值；

如果满足所述第一预设条件，则判断所述第五关节空间角度q(t)₅是否满足第二预设条件，所述第二预设条件为：