码垛机器人控制器系统软件的设计和研究_4.pdf

第四章 码垛机器人的轨迹规划 要使机器人从一个位置移动到另外一个位置，就必须根据作业任务的要求进行 路径和轨迹的规划，并产生一定规律的运动序列，称之为轨迹规划。工业机器人的 示教过程一般是在机器人的运动轨迹上取一些关键点，储存这些点所对应的关节 值，然后在每两个关键点之间进行插补[14][15] 。关节机器人的轨迹规划一般分为两种， 一种是关节空间的规划，另一种是在笛卡尔空间的规划，这两种方式各有其优缺点。 (1) 关节空间的轨迹规划相对要简单，而且不会出现奇异位形，但是其末端的 运动轨迹不直观。机器人手臂终端的点位控制(Point To Point Control，简称：PTP 控制) ，只要控制离散点上的位姿，要求尽快且无超调地实现相邻点的运动，如电焊 点焊、物料搬运等机器人。 (2) 笛卡尔空间的轨迹规划则比较直观，但在规划过程中容易进入机器人的奇 异位形，同时必须实时进行运动学反解，相比而言比较复杂。机器人手臂终端的连 续轨迹控制(Continuous Path Control，简称：CP 控制) ，要求速度可控，轨迹光滑且 运动平稳，如喷漆、弧焊、去边、切割机器人[16] 。 本课题针对码垛机器人在关节空间和笛卡尔空间上进行了轨迹规划。 4.1 速度控制 4.1.1 速度控制方法 机器人在运动过程中速度是不能突变的，且速度的变化必须平稳过渡，以避免 冲击、失步、震荡，因而在轴启动和停止时需要进行加减速控制。常见的速度控制 方法有以下几种[17][18] ： (1) 直线加减速 v v =+at (t T ) ⎧ i 1 ⎪ ⎨v v (T =≤t ≤T ) (4-1) max 1 2 ⎪ v v =−at (t T ) ⎩ max 2 (2) 三角函数加减速 第 24 页 ⎧ 1 1 t v (v v ) (v v )cos π (t T ) =+ − − ⎪ 2 max i 2 f max T 1 ⎪⎪ 1 v v (T t T ) (4-2) ⎨ max 1 =≤ ≤ 2 ⎪ 1 1 t ⎪ v (v v ) (v v )cos π (t T ) =+ − − ⎪ 2 max f 2 max 1 T 2 ⎩ 1 (3) 指数加减速 ⎧ −t v v (1=−e τ ) (t T ) ⎪ max 1 ⎪