[发明专利]一种工业机器人NURBS曲线插补时的速度规划方法

摘要

本发明涉及一种工业机器人NURBS曲线插补时的速度规划方法，包括步骤：(1)建立NURBS曲线基于参数u和进给速度v的特征方程；(2)建立NURBS曲线基于向心加速度和弓高误差等几何约束条件下的速度约束关系；(3)根据机器人末端进给速度变化的单调性，对NURBS曲线进行前瞻速度分段处理，得到分段点插补参数集合，完成速度规划过程。本发明所所提供的速度规划方法特别适用于已知若干个示教点，要求机器人末端运动轨迹平滑且运动速度及加速度无大的突变的NURBS曲线插补的场合，建立速度约束时考了NURBS曲线的几何特性，对曲线根据速度变化的单调性进行前瞻分段，极大地减小机器人在NURBS曲线插补时受到的冲击。

主权项

1.一种工业机器人NURBS曲线插补时的速度规划方法，其特征在于，包括步骤：(1)建立NURBS曲线基于参数u和进给速度v的特征方程；(2)建立NURBS曲线基于向心加速度和弓高误差几何约束条件下的速度约束关系；(3)根据机器人末端进给速度变化的单调性，对NURBS曲线进行前瞻速度分段处理，得到最终的分段点插补参数集合，完成速度规划过程；所述步骤(3)具体包括：根据参数方程和速度约束，得出NURBS曲线各插补参数u处对应的最大进给速度，然后根据各处最大进给速度变化的单调性，对NURBS曲线进行分段处理，分别求出各段的插补参数：起终点速度、加速度、参数u，设定曲线的起始和末端速度为零，最大切向加速度为atan，插补周期为Ts，曲线的最大进给速度为vM，分段点的集合为参数uFj和速度vFj，j∈[1,2...]，对NURBS曲线进行前瞻速度分段处理，则基于前瞻分段的速度规划过程如下：31)从参数u＝0,v＝0开始，在第i个插补点，i∈[2,3...]，根据递推公式viL＝v(i‑1)L+atan·Ts，求其理论速度viL；32)若viL＜vM，则viL不变，若viL＞vM，则将vM的值赋给viL；33)计算当前参数u对应的基于弓高误差限制的最大速度vigmax；34)计算当前参数u对应的基于向心加速度限制的最大速度vixmax；35)比较viL、vigmax和vixmax的大小，取三者最小值viT；36)设当前插补点的前一个分段点对应参数uFj和速度vFj，uF1＝0,vF1＝0，计算数学式:(viT‑v(i‑1)T)·(v(i‑1)T‑v(i‑2)T)，若该数学式小于零，则记录当前的参数ui和速度viT，标记为uF(j+1)和vF(j+1)，作为新的分段点，根据参数方程式求分段点uF(j+1)和uFj之间的曲线段路径长度sj；37)求下一个插补点的参数ui+1，重复步骤31)步骤至36)的操作，标记所有的分段点，直到参数ui＝1时停止迭代；38)对于已经求得的分段点集合：参数uFj和速度vFj，若v_Fj＜v_F(j+1)且则令若v_Fj＞v_F(j+1)且则令39)根据式子得到第j个分段区间的实际运行加速度；310)得到最终的分段点插补参数集合，完成速度规划过程。