[发明专利]一种速度规划方法

说明书

本发明涉及机器人控制技术领域，公开了一种速度规划方法。该速度规划方法包括，根据第一约束条件，对多轴机构的所有轴进行S型速度规划；其中，第一约束条件包括运动的路程、起点与末点速度、起点与末点加速度、运行速度、最大运行速度、最大加速度以及最大加加速度；从规划结果中选取时间最长的轴作为基准轴；根据第二约束条件，以三次B样条曲线为规划曲线，对其余的轴重新进行给定时间的速度规划；其中，第二约束条件包括第一约束条件中除运行速度以外的所有约束条件以及基准轴的总运行时间。该方法可用于机器人各关节轴之间的同步，亦可用于位置与姿态之间的同步，可解决始末速度不为零的同步问题，并且，计算量较小，实时性较高。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种速度规划方法。

背景技术

机器人属于多轴机构。在执行任务时，机器人各轴之间往往需要进行同步，即，同时到达终点。为了实现同步，往往先对所有轴按照各自的特性及系统要求分别进行速度规划，然后选取时间最长者作为基准轴，对其他轴按照基准轴进行同步。常见的用于机器人同步的方法主要有两种：(1)基于位移比例的同步方法，(2)给定时间的S型速度规划方法。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：基于位移比例的同步方法，只能对单段进行同步，不同段之间的转折点速度及加速度需降为零，否则会引起速度突变，导致机械抖动，产生机械损伤。S型速度规划方法，需要大量的计算及迭代，实时性差。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种速度规划方法，该方法可用于机器人各关节轴之间的同步，亦可用于位置与姿态之间的同步，可解决同步过程中始末速度不为零的同步问题，并且，计算量较小，实时性较高。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种速度规划方法，包括：根据第一约束条件，对多轴机构的所有轴进行S型速度规划；其中，第一约束条件包括运动的路程、起点速度、末点速度、起点加速度、末点加速度、运行速度、最大运行速度、最大加速度以及最大加加速度；从规划结果中，选取时间最长的轴作为基准轴；根据第二约束条件，以三次B样条曲线为规划曲线，对其余的轴重新进行给定时间的速度规划；其中，第二约束条件包括运动的路程、起点速度、末点速度、起点加速度、末点加速度、最大运行速度、最大加速度、最大加加速度以及基准轴的总运行时间。

本发明实施方式相对于现有技术而言，根据第二约束条件，以三次B样条曲线为规划曲线，对多轴机构的基准轴以外的其余的轴进行给定时间的速度规划，其中，第二约束条件可以包括运动的路程、起点速度等，这样，各轴不同段之间的转折点的速度以及加速度不需要降为零。这样，规划过程中的计算量较小，且实时性较高。

另外，根据第二约束条件，并以三次B样条曲线为规划曲线，对其余的轴重新进行给定时间的速度规划具体包括：根据所述第二约束条件，并以三次准均匀B样条曲线为规划曲线，对基准轴以外的其余的轴进行给定时间的速度规划。本实施方式中，以三次准均匀B样条曲线为规划曲线，使规划曲线更简单，速度、加速度更加平滑，规划过程更容易实现。

另外，规划曲线为六个控制点的三次准均匀B样条曲线；六个控制点的三次准均匀B样条曲线的表达式为：

其中，t为时间，s为路程，u为节点，B_i(u)为基函数，cp_i为控制点；i为控制点在规划曲线上的次序。本实施方式中，规划曲线上包括六个控制点，并且给出六个控制点的三次准均匀B样条曲线的表达式，使得规划过程中，计算量较小，规划过程更容易实现。