[发明专利]一种带约束基于三角函数优化的机械臂S型速度规划方法

权利要求书

1.一种带约束基于三角函数优化的的机械臂S型速度规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

预先设定机械臂系统允许的速度规划参数，包括：最大速度v_max、最大加速度a_max、最大加加速度J_max、以及位移s；

用三角函数优化构建S型速度规划模型；将S型速度曲线划分为七段式、六段式、五段式和四段式四种类型，根据所确定的机械臂系统允许的速度规划参数，结合带位移约束的分类判定条件确定机械臂系统在给定范围内能否到达最大速度和最大加速度，调整机械臂系统的速度规划参数，根据所构建的S型速度规划模型得到最终S型速度规划曲线。

2.根据权利要求1所述的带约束基于三角函数优化的的机械臂S型速度规划方法，其特征在于，设S型速度曲线由加加速阶段、匀加速阶段、减加速阶段、匀速阶段、加减速阶段、匀减速阶段、减减速阶段组成，各分段终时刻为t₁～t₇，各分段用时为T₁～T₇；

七段分段用时T₁～T₇分别为：

此外，

s₂＝s-s₁-s₃

式中：s₁表示经过加加速阶段、匀加速阶段、减加速阶段达到最大速度完成的位移；s₂表示经过匀速阶段完成的位移；s₃表示加减速阶段、匀减速阶段、减减速阶段完成的位移；表示仅经过加加速阶段和减加速阶段达到最大速度完成的位移。

3.根据权利要求2所述的带约束基于三角函数优化的机械臂S型速度规划方法，其特征在于，用三角函数优化构建的S型速度规划模型如下：

加加速度函数为：

加速度函数为：

速度函数为：

位移函数为：

其中，

式中d_i表示前i段位移；

s是总位移，s₁是加速阶段总位移，s₂是匀速阶段总位移，s₃是减速阶段总位移，s＝d₇，s₁＝d₃，s₂＝d₄-d₃，s₃＝d₇-d₄。

4.根据权利要求3所述的带约束基于三角函数优化的的机械臂S型速度规划方法，其特征在于，所述带路径约束的分类判定条件为：

在给定s范围内，若s＞2s₁，则在给定范围内可以达到最大速度v_max和最大加速度a_max，速度规划为七段式；

若s＜2s₁且s＞2s₄，则在给定范围内可以达到最大加速度a_max，但不能达到最大速度v_max，速度规划为六段式，缺少匀速段；

若且则在给定范围内可以达到最大速度v_max，但不能达到最大加速度a_max，则速度规划为五段式，缺少匀加速段和匀减速段；

若s＜2s₄，则在给定范围内不能达到最大速度v_max，也不能达到最大加速度a_max，则速度规划为四段式，缺少匀加速段、匀速段和匀减速段。

5.根据权利要求4所述的带约束基于三角函数优化的机械臂S型速度规划方法，其特征在于，若确定为七段式，则直接按照所构建的S型速度规划模型得到最终S型速度规划曲线。