[发明专利]基于轨迹优化控制的柔性关节抖动抑制方法及系统

说明书

本发明涉及柔性关节抖动抑制技术领域，且公开了基于轨迹优化控制的柔性关节抖动抑制方法及系统，本发明提出的基于轨迹优化的抖动抑制方法，属于主动控制范畴；基于关键轨迹信息并结合柔性关节模型进行轨迹设计的有限Laplace轨迹优化法，关键轨迹信息就是起始位置与目标位置以及起始位置运行到目标位置所用的运行时间，相比传统的输入整形，不会有运行延迟的问题；本发明基于初始位置，目标位置以及到达目标位置所需要的运行时间，进行有限Laplace轨迹优化法，能够实现加速度的优化，改善机器人的柔性关节的残余抖动，提高了运行的稳定性。

技术领域

本发明涉及柔性关节抖动抑制技术领域，具体为基于轨迹优化控制的柔性关节抖动抑制方法及系统。

背景技术

机器人中的柔性主要分为连杆柔性和关节柔性，由于柔性的存在，机器人在运行过程中会出现过程抖动和停止后的残余抖动，为提高控制性能，针对这两种柔性的抖动抑制方法主要分为主动抑制法和被动抑制法两大类。由于被动抑制通过选用各种耗能或储能材料优化设计柔性机器人的结构，从而达到降低抖动的目的，本申请暂不考虑被动抑制。

目前大部分采用的是常用的ZV，ZVD输入整形法。传统的轨迹整形法会导致运行滞后的问题，这是由于ZV(ZVD)整形器对轨迹处理后的滞后所导致，滞后的时间大小取决于进行卷积的脉冲数量以及脉冲施加的时间，当数量越多，则滞后越严重，脉冲施加的时间间隔越大，滞后越严重。然而在实际的工程应用中，高效的生产效率是必备的，因此传统的输入整形器导致的设备运行滞后是不可接受的。

串联机器人的柔性关节往往导致严重末端抖动问题，如果每个关节都带有柔性，柔性的累积将会导致严重的末端抖动，以及停止后的残余抖动的问题，抖动问题是需要迫切解决的办法；

传统的轨迹整形法容易导致运行时间延迟的现象，尤其是针对点到点的运行，每段轨迹都存在延迟的话，最终无法实现高效的运作。

发明内容

本发明主要是提供基于轨迹优化控制的柔性关节抖动抑制方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

基于轨迹优化控制的柔性关节抖动抑制方法，包括：

获取机器人柔性关节运动的原始轨迹和运动数据，基于轨迹运动坐标系上的所述原始轨迹提取关键轨迹信息，基于所述运动数据建立柔性关节模型；

基于所述关键轨迹信息和柔性关节模型，利用有限Laplace变换获取机器人柔性关节的优化轨迹。

进一步，所述基于所述关键轨迹信息和柔性关节模型，利用有限Laplace变换获取机器人柔性关节的优化轨迹，包括：

基于所述关键轨迹信息和柔性关节模型，结合有限Laplace变换计算变换约束边界条件；

基于所述变换约束边界条件进行机器人柔性关节的轨迹优化。

进一步，所述获取机器人柔性关节运动的原始轨迹和运动数据，基于轨迹运动坐标系上的所述原始轨迹提取关键轨迹信息，基于所述运动数据建立柔性关节模型，包括：

获取机器人柔性关节运动的原始轨迹和运动数据；

构建轨迹运动坐标系，基于所述原始轨迹分布于所述轨迹运动坐标系上的空间位置，提取机器人柔性关节的起始位置、目标位置和运行时间，基于所述起始位置、目标位置和运行时间获取轨迹边界条件；

基于所述运动数据，对柔性关节产生的效果进行等效建立所述柔性关节模型。

进一步，所述基于所述关键轨迹信息和柔性关节模型，结合有限Laplace变换计算变换约束边界条件，包括:

联立所述轨迹边界条件和柔性关节模型进行解耦，获取模态坐标系下的状态方程；