[发明专利]一种多轴设备的关节空间轨迹的规划方法及装置

说明书

本发明提供了一种多轴设备的关节空间轨迹的规划方法及装置，所述方法包括：获取多轴设备的各个关节节点在关节空间的坐标；在所述每个轴的运动学约束条件下，根据所述坐标对所述每个轴分别进行第一次轨迹规划，获得所述每个轴到达各关节节点的规划时间，并据此确定每个关节节点的同步时间；在所述运动学约束条件下，根据所述同步时间和所述坐标对所述每个轴分别进行第二次轨迹规划，获得所述每个轴在所述关节空间的轨迹。本发明技术方案适合各种通用轴在关节空间的轨迹规划，在多轴设备每个轴地服从运动学的约束条件下使每个轴同步运行，从而提高了多轴设备整体的运行性能。

技术领域

本发明涉及运动控制相关技术领域，尤其涉及一种多轴设备的关节空间轨迹的规划方法及装置。

背景技术

机器人为一种多轴设备，常常分为几个轴进行单独进给，实际的运动轨迹是几个轴的合运动，在轨迹规划过程中，必须要保证各轴在同一时间点到达指定位置。

运动学正解是指给定各轴在各自关节空间的坐标，计算出机器人的末端位姿。运动学逆解是指已知机器人末端位姿，求解机械人各轴在各自的关节空间的位置，它是机器人运动规划和轨迹控制的基础。运动学模型的逆解方法有三种，一种是以解析的方式求各轴在各自关节空间的坐标，另一种以数值迭代(其本质为最优化的过程，求出方程的特解，不能求出所有的解)的方式，最后一种是几何法，只针对一些结构比较简单的机器人。

现有技术在进行多轴设备的轨迹规划时，有的技术方案分别给定速度规划器的加速时间、匀速时间、减速时间，各轴均按此给定时间进行加速、匀速和减速来达到多轴同步的目的，但这种方法未考虑运动约束，因此，往往导致有些轴不能满足运动约束条件或满足了约束条件但造成了运动时间的浪费；有的技术方案选取时间最长轴作为基准轴，其余轴均按基准轴的时间进行加速、匀速和减速运动来实现多轴同步，但这种方法仍只能保证基准轴满足运动约束条件，无法保证其余轴是否满足；还有的技术方案在所有加速时间、所有匀速时间、所有减速时间中分别选择最长加速时间、最长匀速时间、最长减速时间作为各轴最终的加速时间、匀速时间和减速时间，按照此时间进行加速、匀速和减速运动来实现多轴同步，但这种方法往往会造成运动时间的浪费，降低了机器人的工作效率。总之，现有技术在进行多轴设备的轨迹规划时，无法既能满足运动约束条件又能使多轴设备发挥最佳性能。

因此，需要一种轨迹规划方法在进行多轴设备的轨迹规划时，既能满足运动约束条件又能使整个多轴设备的各个轴同步运行，提高了多轴设备的运行性能。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种多轴设备的关节空间轨迹的规划方法及装置，所述方法包括：获取多轴设备的各个关节节点在关节空间的坐标；在所述每个轴的运动学约束条件下，根据所述坐标对所述每个轴分别进行第一次轨迹规划，获得所述每个轴到达各关节节点的规划时间，并据此确定每个关节节点的同步时间；在所述运动学约束条件下，根据所述同步时间和所述坐标对所述每个轴分别进行第二次轨迹规划，获得所述每个轴在所述关节空间的轨迹。本发明技术方案适合各种通用轴在关节空间的轨迹规划，在多轴设备每个轴地服从运动学的约束条件下使每个轴同步运行，从而提高了多轴设备整体的运行性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种多轴设备的关节空间轨迹的规划方法，包括：获取多轴设备的各个关节节点在关节空间的坐标，多轴设备的每个轴为所述关节空间的一个维度；在所述每个轴的运动学约束条件下，根据所述坐标对所述每个轴分别进行第一次轨迹规划，获得所述每个轴到达各关节节点的规划时间，并据此确定每个关节节点的同步时间，其中，一个关节节点的同步时间为所述每个轴同时到达该关节节点的时间；在所述运动学约束条件下，根据所述同步时间和所述坐标对所述每个轴分别进行第二次轨迹规划，获得所述每个轴在所述关节空间的轨迹。

由上，相对于现有技术的轨迹规划只在整体运行时间的同步或每个速度变化阶段的时间同步，本发明实施例的技术方案通过在多轴设备每个轴的运行都服从运动学的约束条件下使每个轴同步运行，提高了多轴设备的运行性能，且适合各种通用轴在关节空间的轨迹规划。