并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法及系统技术方案

本发明专利技术属于机器人轨迹规划技术领域，具体涉及了一种并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法及系统，旨在解决现有并联Delta机器人对轨迹的灵活控制研究相对较少，少有研究拾取位置与放置位置在不同的水平面上的轨迹规划的问题。本发明专利技术包括：将机器人操作路径划为向上、水平、向下运动的直线段和向上到水平、水平到向下运动的曲线段；直线段和曲线段分别通过三次和四次多项式运动规律进行运动约束；基于不同段的距离及并联Delta机器人末端执行器速度，获得并联Delta机器人拾放操作总执行时间函数；构建并联Delta机器人耗能与总执行时间为优化指标的优化目标函数；求解获得并联Delta机器人拾放轨迹。本发明专利技术不同拾放高度的操作轨迹控制灵活，运动轨迹平滑。运动轨迹平滑。运动轨迹平滑。

【技术实现步骤摘要】
并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法及系统


[0001]本专利技术属于机器人轨迹规划
，具体涉及了一种并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法及系统。

技术介绍

[0002]机器人的运动轨迹和运动规律会影响机构的动态精度，因此有必要对轨迹规划方法进行研究，以提升机器人的动态精度。拾放操作是机器人对装配流水线进行产品分类装配的基本步骤，需求量大，该场景常采用并联Delta机器人进行相应操作。
[0003]并联Delta机器人具有精度高、速度快、动态性能好、结构紧凑等优点，被广泛应用于食品、电子、生物等行业的拣放、分拣、码垛，在精密定位装置、装配作业、医学和生物工程等方面发挥着重要作用。因此，需要研究Delta机器人的拾放操作轨迹规划方法。拾放操作轨迹常采用门形轨迹，可分为三部分:垂直段、水平段、垂直段。在一些实际作业任务中，拾取位置与放置位置在不同的水平面上，导致拾放作业的上升和下降距离不同，同时拾取位置和放置位置之间可能存在隔板等障碍物，增加了机器人拾放操作的难度。
[0004]因此，本领域还需要一种满足并联Delta机器人不同拾取高度和放置高度的轨迹规划方法，以实现对拾放操作轨迹的灵活控制，使机器人满足各种实际场景下的不同要求。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，即现有并联Delta机器人对轨迹的灵活控制研究相对较少，少有研究拾取位置与放置位置在不同的水平面上的轨迹规划的问题，本专利技术提供了一种并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法，所述轨迹规划方法包括：
[0006]步骤S10，获取并联Delta机器人拾放操作路径，并进行所述操作路径的划分，获得向上运动的直线段L1、向上到水平运动的曲线段L2、水平运动的直线段L3和L4、水平到向下运动的曲线段L5和向下运动的直线段L6；
[0007]步骤S20，L1、L3、L4和L6段通过三次多项式运动规律约束并联Delta机器人末端执行器速度，L2和L5段通过四次多项式运动规律约束并联Delta机器人末端执行器速度；
[0008]步骤S30，基于不同段的距离以及并联Delta机器人末端执行器速度，获得并联Delta机器人拾放操作的总执行时间函数；
[0009]步骤S40，构建并联Delta机器人耗能与总执行时间为优化指标的优化目标函数，并求解所述优化目标函数，获得并联Delta机器人拾放轨迹。
[0010]在一些优选的实施例中，所述并联Delta机器人拾放操作路径，其表示为：L＝L1+L2+L3+L4+L5+L6[0011]其中，L代表并联Delta机器人拾放操作路径ABCDEFG，L1代表向上运动的直线段的路径AB，L2代表向上到水平运动的曲线段的路径BC，L3和L4代表水平运动的直线段的路径CDE，L5代表水平到向下运动的曲线段的路径EF，L6代表向下运动的直线段的路径FG。
[0012]在一些优选的实施例中，所述路径BC的竖直切线和水平切线的交点为H，所述路径
EF的竖直切线和水平切线的交点为I，通过所述路径AB的B点的水平直线与所述并联Delta机器人拾放操作路径ABCDEFG的交点为L；
[0013]将所述路径AB的距离|AB|记作j1，将所述路径FG的距离|FG|记作j2，将HB的距离|HB|记作m1，将HC的距离|HC|记作k1，将IF的距离|IF|记作m2，将IE的距离|IE|记作k2，将CD的距离|CD|记作w
k1
，将DE的距离|DE|记作w
k2
，将AH的距离|AH|记作h1，将GI的距离|GI|记作h2，将AG的直线距离|AG|记作w。
[0014]在一些优选的实施例中，所述向上到水平运动的曲线段L2和所述水平到向下运动的曲线段L5均为PH曲线，其长度为：均为PH曲线，其长度为：
[0015]其中，l
BC
代表向上到水平运动的曲线段L2的长度，l
EF
代表水平到向下运动的曲线段L5的长度。
[0016]在一些优选的实施例中，所述三次多项式运动规律，其表示为：v
i
(Φ
i
)＝v
0i
+v
1i
Φ
i
+v
2i
(Φ
i
)2+v
3i
(Φ
i
)3[0017]其中，Φ
i
＝t
i
/T
i
且Φ
i
∈[0，1]，i＝L1，L3，L4，L3分别对应并联Delta机器人拾放操作路径的L1、L3、L4和L6段，T
i
为第i段执行的总时间，t
i
为第i段执行的当前时间，v
i
(Φ
i
)为第i段的速度，v
0i
，v
1i
，v
2i
，v
3i
分别为三次多项式运动规律的待求解参数。
[0018]在一些优选的实施例中，所述四次多项式运动规律，其表示为：v
j
(Φ
j
)＝v
0j
+v
1j
Φ
j
+v
2j
(Φ
j
)2+v
3j
(Φ
j
)3+v
4j
(Φ
j
)4[0019]其中，Φ
j
＝t
j
/T
j
且Φ
j
∈[0，1]，j＝L2，L5分别对应并联Delta机器人拾放操作路径的L2和L5段，T
j
为第j段执行的总时间，t
j
为第j段执行的当前时间，v
k
(Φ
j
)为第j段的速度，v
0j
，v
1j
，v
2j
，v
3j
，v
4j
分别为四次多项式运动规律的待求解参数。
[0020]在一些优选的实施例中，所述并联Delta机器人拾放操作的总执行时间函数，其表示为：
[0021]其中，T
all
为并联Delta机器人拾放操作的总执行时间，V
B
为并联Delta机器人末端执行器位于操作路径ABCDEFG的点B和点C时的速度，V
F
为并联Delta机器人末端执行器位于操作路径ABCDEFG的点E和点F时的速度，V
mid1
为并联Delta机器人末端执行器位于操作路径ABCDEFG的向上到水平运动的曲线段L2的中点的速度，l
BC
为曲线段L2的长度，V
mid
为并联Delta机器人末端执行器位于操作路径ABCDEFG的水平到向下运动的曲线段L5的中点的速度，l
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法，其特征在于，所述轨迹规划方法包括：步骤S10，获取并联Delta机器人拾放操作路径，并进行所述操作路径的划分，获得向上运动的直线段L1、向上到水平运动的曲线段L2、水平运动的直线段L3和L4、水平到向下运动的曲线段L5和向下运动的直线段L6；步骤S20，L1、L3、L4和L6段通过三次多项式运动规律约束并联Delta机器人末端执行器速度，L2和L5段通过四次多项式运动规律约束并联Delta机器人末端执行器速度；步骤S30，基于不同段的距离以及并联Delta机器人末端执行器速度，获得并联Delta机器人拾放操作的总执行时间函数；步骤S40，构建并联Delta机器人耗能与总执行时间为优化指标的优化目标函数，并求解所述优化目标函数，获得并联Delta机器人拾放轨迹。2.根据权利要求1所述的并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法，其特征在于，所述并联Delta机器人拾放操作路径，其表示为：L＝L1+L2+L3+L4+L5+L6其中，L代表并联Delta机器人拾放操作路径ABCDEFG，L1代表向上运动的直线段的路径AB，L2代表向上到水平运动的曲线段的路径BC，L3和L4代表水平运动的直线段的路径CDE，L5代表水平到向下运动的曲线段的路径EF，L6代表向下运动的直线段的路径FG。3.根据权利要求2所述的并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法，其特征在于，所述路径BC的竖直切线和水平切线的交点为H，所述路径EF的竖直切线和水平切线的交点为I，通过所述路径AB的B点的水平直线与所述并联Delta机器人拾放操作路径ABCDEFG的交点为L；将所述路径AB的距离|AB|记作j1，将所述路径FG的距离|FG|记作j2，将HB的距离|HB|记作m1，将HC的距离|HC|记作k1，将IF的距离|IF|记作m2，将IE的距离|IE|记作k2，将CD的距离|CD|记作w
k1
，将DE的距离|DE|记作w
k2
，将AH的距离|AH|记作h1，将GI的距离|GI|记作h2，将AG的直线距离|AG|记作w。4.根据权利要求3所述的并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法，其特征在于，所述向上到水平运动的曲线段L2和所述水平到向下运动的曲线段L5均为PH曲线，其长度为：
其中，l
BC
代表向上到水平运动的曲线段L2的长度，l
EF
代表水平到向下运动的曲线段L5的长度。5.根据权利要求4所述的并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法，其特征在于，所述三次多项式运动规律，其表示为：v
i
(Φ
i
)＝v
0i
+v
1i
Φ
i
+v
2i
(Φ
i
)2+v
3i
(Φ
i
)3其中，Φ
i
＝t
i
/T
i
且Φ
i
∈[0，1]，i＝L1，L3，L4，L6分别对应并联Delta机器人拾放操作路径的L1、L3、L4和L6段，T
i
为第i段执行的总时间，t
i
为第i段执行的当前时间，v
i
(Φ
i
)为第i段的速度，v
0i
，v
1i
，v
2i
，v
3i
分别为三次多项式运动规律的待求解参数。6.根据权利要求5所述的并联Delta机器人不同拾放高度的轨迹规划方法，其特征在于，所述四次多项式运动规律，其表示为：v
j
(Φ
j
)＝v
0j
+v
1j
Φ
j
+v
...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏婷婷，梁旭，刘圣达，王佳星，何广平，张萌颖，赵全亮，章杰，赵磊，曾翔，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：