【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人控制，尤其涉及一种工业机器人的移动轨迹控制方法。
技术介绍
1、工业机器人是一种能够自动执行各种工业任务的机器装置，它们通常由机械结构、电子控制系统和程序控制系统组成。工业机器人在生产线上进行精确且高效的操作，可以替代或辅助人力完成重复性、繁琐或危险的工作。工业机器人的应用范围非常广泛，包括汽车制造、电子产品组装、金属加工、物流仓储等领域。它们可以执行各种任务，如焊接、装配、搬运、喷涂、打磨、质检等。通过编程和传感器技术，工业机器人能够实现高度灵活的动作和精确的操作，提高生产效率、质量和安全性。
2、轮式工业机器人移动灵活，能适应多种路况和工况，因而被广泛应用；但是在实际应用过程中，现有的运动学模型通常只考虑该类工业机器人的位置、速度和加速度等基本运动参数之间的关系，而没有考虑滑移率和摩擦系数等底层物理因素的影响，这种简化模型通常假设车轮与地面之间的摩擦力是恒定的，忽略了实际环境中滑移和摩擦变化对运动行为的影响，因此，降低了预测机器人在不同工况下的运动行为，降低了机器人的性能和安全性。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种工业机器人的移动轨迹控制方法，以解决上述问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种工业机器人的移动轨迹控制方法，包括以下步骤：
4、s1：数据收集与处理，使用压力传感器与速度传感器实时监测驱动轮的受力情况与机器人的运动状态，并对数据进行去除噪声与平滑处理；
5、s2
6、s3：计算滑移率动态特性，根据摩擦系数方程，结合实时监测的驱动轮受力数据，计算出滑移率，并对滑移率的变化趋势进行分析，以及滑移率对驱动轮摩擦力的影响；
7、s4：分析滑移率对摩擦系数的影响，通过实验法，测量在不同滑移率下的摩擦系数，整理数据，分析滑移率对摩擦系数的影响，进一步优化模型；
8、s5：建立机器人运动学模型，结合上述的承压模型和摩擦系数分析，建立运动学方程；
9、s6：构建机器人控制系统，基于运动学模型，使用pid控制器控制算法，根据期望轨迹，编写控制逻辑，使机器人能够自动调整其运动状态。
10、优选的，所述步骤s1具体步骤包括：通过压力传感器与速度传感器实时检测测驱动轮的受力情况与机器人的运动状态，获取原始数据，通过高斯滤波，对获取的原始数据进行去除噪声处理，利用移动平均方法，选择3×3的窗口，使用滑动窗口的方法逐个处理数据点，对于每个窗口的数据点计算平均值，并将其作为平滑后的值，再将每个窗口的原始数据点替换为移动平均值，继续使用滑动窗口的方式处理后续的数据点，直到所有数据都被平滑处理过。
11、优选的，所述步骤s2具体步骤包括，收集不同路面的相关数据，包括路面的硬度、颗粒度、湿度，通过在实验环境中对机器人进行测试，收集在不同路面类型和不同物理特性下的驱动轮负载数据，建立线性回归数学模型，建立驱动轮负载与路面物理特性之间的数学表达式，表达式为：
12、 ；
13、其中，(y)表示驱动轮的负载， 表示路面的硬度， 表示待确定的参数。
14、优选的，所述s3具体步骤包括，使用车轮力传感器实时监测驱动轮的受力情况，包括驱动轮的牵引力、阻力与侧向力，根据路面情况选择摩擦系数方程，摩擦系数方程为：
15、 ；
16、其中， 表示摩擦力， ，表示正压力；
17、根据实时监测的驱动轮受力数据和摩擦系数方程，计算滑移率，滑移率公式为：
18、s = (v - u) / v × 100%；
19、其中，v表示车轮速度，“u”表示机器人速度，“s”表示滑移率；
20、结合滑移率的计算结果和摩擦系数方程，分析滑移率对驱动轮摩擦力的影响。
21、优选的，所述步骤s4具体步骤包括，采集实验路面的温度、湿度的路面参数，控制机器人在不同速度下进行运动，同时记录测力计的摩擦力数据和速度数据，通过matlab进行分析，找出滑移率与摩擦系数之间变化规律。
22、优选的，所述步骤s5具体步骤包括，建立运动学方程，运动学方程包括位置、速度与加速度，位置的公式为：
23、；
24、其中，是位置向量， 是速度向量，t是时间；
25、速度的公式为：
26、；
27、其中， 是速度向量，是对时间求导的符号；
28、加速度的公式为：
29、；
30、其中，a(t) 是加速度向量；
31、将承压模型中的参数和摩擦系数分析的结果代入运动学方程，根据验证结果，对模型进行必要的调整和优化。
32、优选的，所述s6的具体步骤包括，基于之前建立的运动学方程，将机器人的位置、速度、加速度与输入控制量驱动轮的力或速度联系起来，建立系统的输入输出关系，选择pid控制器，pid控制器通过比例（p）、积分（i）和微分（d）三个环节来调整控制量，设定机器人的期望轨迹，期望轨迹与实际轨迹进行比较，计算两者之间的误差，期望轨迹与实际轨迹进行比较，计算两者之间的误差，根据计算出的控制量，生成相应的控制指令。
33、优选的，所述机器人控制系统包括感知单元，决策单元，执行单元，人机交互单元。
34、优选的，所述感知单元输出端与决策单元输入端电性连接，所述决策单元输出端与执行单元的输入端电性连接，所述执行单元输出端与人机交互单元输入端电性连接。
35、优选的，所述感知单元包括传感器与数据处理模块，所述传感器的输入端与数据模块的输入端电性连接。
36、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
37、本专利技术通过该方法，能够更好地描述和预测机器人在实际环境中的运动行为，有助于提高机器人的性能和安全性，同时这种模型还可以为控制算法提供更准确的状态估计，有助于实现更精确的轨迹跟踪和路径规划。
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1.一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述步骤S1具体步骤包括：通过压力传感器与速度传感器实时检测驱动轮的受力情况与机器人的运动状态，获取原始数据，通过高斯滤波，对获取的原始数据进行去除噪声处理，利用移动平均方法，选择3×3的窗口，使用滑动窗口的方法逐个处理数据点，对于每个窗口的数据点计算平均值，并将其作为平滑后的值，再将每个窗口的原始数据点替换为移动平均值，继续使用滑动窗口的方式处理后续的数据点，直到所有数据都被平滑处理过。
3.根据权利要求2所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述步骤S2具体步骤包括，收集不同路面的相关数据，包括路面的硬度、颗粒度、湿度，通过在实验环境中对机器人进行测试，收集在不同路面类型和不同物理特性下的驱动轮负载数据，建立线性回归数学模型，建立驱动轮负载与路面物理特性之间的数学表达式，表达式为：
4.根据权利要求3所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述S3具体步骤包括，使用车轮力传感器实时
5.根据权利要求3所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述步骤S4具体步骤包括，采集实验路面的温度、湿度的路面参数，控制机器人在不同速度下进行运动，同时记录测力计的摩擦力数据和速度数据，通过MATLAB进行分析，找出滑移率与摩擦系数之间变化规律。
6.根据权利要求5所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述步骤S5具体步骤包括，建立运动学方程，运动学方程包括位置、速度与加速度，位置的公式为：
7.根据权利要求5所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述S6的具体步骤包括，基于之前建立的运动学方程，将机器人的位置、速度、加速度与输入控制量驱动轮的力或速度联系起来，建立系统的输入输出关系，选择PID控制器，PID控制器通过比例（P）、积分（I）和微分（D）三个环节来调整控制量，设定机器人的期望轨迹，期望轨迹与实际轨迹进行比较，计算两者之间的误差，根据计算出的控制量，生成相应的控制指令。
8.根据权利要求3所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述机器人控制系统包括感知单元，决策单元，执行单元，人机交互单元。
9.根据权利要求8所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述感知单元输出端与决策单元输入端电性连接，所述决策单元输出端与执行单元的输入端电性连接，所述执行单元输出端与人机交互单元输入端电性连接。
10.根据权利要求1所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述感知单元包括传感器与数据处理模块，所述传感器的输入端与数据模块的输入端电性连接。
...【技术特征摘要】
1.一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述步骤s1具体步骤包括：通过压力传感器与速度传感器实时检测驱动轮的受力情况与机器人的运动状态，获取原始数据，通过高斯滤波，对获取的原始数据进行去除噪声处理，利用移动平均方法，选择3×3的窗口，使用滑动窗口的方法逐个处理数据点，对于每个窗口的数据点计算平均值，并将其作为平滑后的值，再将每个窗口的原始数据点替换为移动平均值，继续使用滑动窗口的方式处理后续的数据点，直到所有数据都被平滑处理过。
3.根据权利要求2所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述步骤s2具体步骤包括，收集不同路面的相关数据，包括路面的硬度、颗粒度、湿度，通过在实验环境中对机器人进行测试，收集在不同路面类型和不同物理特性下的驱动轮负载数据，建立线性回归数学模型，建立驱动轮负载与路面物理特性之间的数学表达式，表达式为：
4.根据权利要求3所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述s3具体步骤包括，使用车轮力传感器实时监测驱动轮的受力情况，包括驱动轮的牵引力、阻力与侧向力，根据路面情况选择摩擦系数方程，摩擦系数方程为：
5.根据权利要求3所述的一种工业机器人的移动轨迹控制方法，其特征在于：所述步骤s4具体步骤包括，采集实验路面的温度、湿度的路面参数，控制机器人在不...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭诗皓，彭文奎，张斌，彭国飞，罗来平，赵亮，张开源，熊音，
申请(专利权)人：北京东方昊为工业装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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