[发明专利]自适应速度规划方法及系统

说明书

本发明提供了一种自适应速度规划方法及系统，所述方法包括以下步骤：根据运动平台的限制条件创建速度约束曲线，所述速度约束曲线包括所述运动平台的运动路径中各个位置的约束速度；根据运动参数确定所述速度约束曲线中各个分段的首末端点速度；根据所述各分段的首末端点速度、运动参数和速度约束曲线生成速度规划曲线，所述速度规划曲线包括所述运动平台运行路径中各个周期时间节点的插补数据。本发明根据运动平台自身能力自适应调整进给速度，最大限度的发挥运动平台的实际运动能力，可极大提高运动平台的效率。

技术领域

本发明涉及运动控制领域，更具体地说，涉及一种自适应速度规划方法及系统。

背景技术

机器人或机床等多轴运动平台对运动效率和运动平稳性都有很高的要求，这要求多轴运动平台能够最大限度的发挥其本身的运动能力，同时避免速度规划不平滑造成的振荡、冲击、精度下降等问题。

目前常用的速度规划方法有梯形规划、正余弦规划、S型规划等。这些方法根据路径长度、起点速度、起点加速度、终点速度、终点加速度、最大速度、最大加速度等条件中的部分或全部进行规划。这些速度规划方法能够实现规划曲线的柔顺平滑，将整个运动分为加速、匀速、减速过程，且变速过程都有固定的规律。例如：梯形规划中，加速和减速都是匀变速过程，可保证速度连续；正余弦规划中加速度按正弦规律变化，能够实现加速度连续；S型规划加速过程分为加加速、匀加速、减加速，减速过程分为加减速、匀减速、减减速，能够实现加速度的连续变化。

对于一个实际的多轴物理系统，实际允许的速度受各种固有参数和限制条件影响，如各轴允许的最大转速是一定的，这决定了它在笛卡尔空间下的速度也是有限制的；在曲线运动中速度越大，产生的向心力越大，弓高误差也越大，为了使向心力和弓高误差不超出允许范围，需要限制速度。这些固有参数和限制条件限制的速度统称为约束速度。约束速度在运动过程中随着位置、方向、曲率的变化不断变化，且变化规律不固定。

传统的速度规划方式没有考虑上述约束速度，而是人为设定最大速度。这将造成在部分运动中设定的最大速度会超出约束速度，在另一些运动中又远远小于约束速度，不能充分发挥平台的实际运动能力。并且传统的速度规划变速规律都是固定的，不能够贴合复杂多样的约束速度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述运动平台中因人为设定最大速度而导致不能发挥运动平台的实际运动能力的问题，提供一种自适应速度规划方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种自适应速度规划方法，包括以下步骤：

根据运动平台的限制条件创建速度约束曲线，所述速度约束曲线包括所述运动平台的运动路径中各个位置的约束速度；

根据运动参数确定所述速度约束曲线中各个分段的首末端点速度；

根据所述各个分段的首末端点速度、运动参数和速度约束曲线生成速度规划曲线，所述速度规划曲线包括所述运动平台运行路径中各个周期时间节点的插补数据。

在本发明所述的自适应速度规划方法中，所述根据运动平台的限制条件创建速度约束曲线包括：

在所述运动平台的运动路径上选取多个离散采样点；

根据每一所述采样点的位置将所述限制条件量化为约束速度，所述约束速度为所述采样点处的限制条件对应速度中最小的一个，所述限制条件包括以下的一个或多个：各轴的最大转速、向心加速度-曲率约束速度、防止振动和减小冲击限定的速度、用户使用需求限定速度；

根据各个采样点处的约束速度拟合生成速度约束曲线。

在本发明所述的自适应速度规划方法中，所述在所述运动平台的运动路径上选取多个采样点时，按固定的距离间隔选取采样点；所述方法还包括：在控制所述运动平台运行过程中，输出所述速度规划曲线中对应时间节点的插补数据。