具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法。新建示教文件或者打開示教文件，設(shè)置機(jī)器人的系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，在機(jī)器人任務(wù)空間中控制機(jī)器人進(jìn)行手動(dòng)示教，利用VAL-Ⅲ語言的編程指令進(jìn)行示教編程；進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，把三維空間軌跡轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)空間軌跡，在關(guān)節(jié)空間軌跡中插入軌跡中間點(diǎn)，規(guī)劃軌跡方程，得到關(guān)節(jié)空間的軌跡方程；進(jìn)行定時(shí)間間隔插值計(jì)算，得到機(jī)器人控制序列點(diǎn)；將得到的機(jī)器人控制序列點(diǎn)通過RS-485串口總線發(fā)送到機(jī)器人控制器中。本發(fā)明將示教系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)有機(jī)地組合，具備機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的功能，示教工作效率高。
【專利說明】具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法
[0001]本專利申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01210161778.1，申請(qǐng)日為2012年5月23日，發(fā)明名稱為《具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器及其控制方法》的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種示教規(guī)劃器的控制方法，特別是涉及一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室階段向工廠實(shí)用化階段的邁近，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求越來越大，機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)的市場(chǎng)也越來越大，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，對(duì)人機(jī)交互提出了更高的要求，作為機(jī)器人控制器重要可選件的示教盒可以提供良好的人機(jī)接口界面，具有示教編程，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控功能，廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的安全示教、生產(chǎn)操控上。不過目前現(xiàn)有示教盒大部分都是由控制面板和顯示屏組成，體積較大，按鍵較多，示教操作不方便，工作效率不高。并且在與機(jī)器人控制器之間還需要通過一臺(tái)規(guī)劃控制器，例如工控機(jī)，示教盒與工控機(jī)連接通信，工控機(jī)再與機(jī)器人控制器相連，不僅成本較高，而且容易收到工控機(jī)帶來的電磁干擾，且通信途徑繁瑣，容易造成系統(tǒng)通信故障，造成安全隱患。因此，設(shè)計(jì)一種低成本、體積小巧、簡(jiǎn)便高效、通信可靠、并集成運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能控制方法的示教盒有著重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人示教盒體積較大，按鍵較多，且需要與工控機(jī)相連操作不便的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括以下步驟:
[0006]S1、新建示教文件或者打開示教文件:如果新建示教文件，則進(jìn)行步驟S2 ;如果打開示教文件，則進(jìn)行步驟SlO ；
[0007]S2、設(shè)置機(jī)器人的系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)包括機(jī)器人結(jié)構(gòu)的D-H參數(shù)，示教參數(shù)包括選擇運(yùn)動(dòng)模式和速度模式；
[0008]S3、在機(jī)器人任務(wù)空間中控制機(jī)器人進(jìn)行手動(dòng)示教，根據(jù)機(jī)器人手動(dòng)示教的位姿確認(rèn)任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)和運(yùn)行時(shí)間，關(guān)鍵點(diǎn)包括指定起點(diǎn)、終點(diǎn)和抓手動(dòng)作；
[0009]S4、利用VAL-1II語言的編程指令進(jìn)行不教編程；
[0010]S5、進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，把任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)空間經(jīng)過點(diǎn)，把三維空間軌跡轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)空間軌跡；
[0011 ] S6、在關(guān)節(jié)空間軌跡中插入軌跡中間點(diǎn)，軌跡中間點(diǎn)包括起始點(diǎn)、提升點(diǎn)、下放點(diǎn)和終止點(diǎn)；
[0012]S7、根據(jù)步驟S6得到的每個(gè)軌跡中間點(diǎn)規(guī)劃軌跡方程，軌跡方程的規(guī)劃方式為4-3-4多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃或3-5-3多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃，計(jì)算優(yōu)化規(guī)劃方程，得到關(guān)節(jié)空間的軌跡方程；
[0013]S8、對(duì)步驟S7得到的軌跡方程進(jìn)行定時(shí)間間隔插值計(jì)算，得到機(jī)器人控制序列
占.[0014]S9、如果示教工作還沒有結(jié)束，則回到S2步驟，重新設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，重新進(jìn)行示教工作；如果示教工作結(jié)束，則直接執(zhí)行下一步驟；
[0015]S10、將步驟S8得到的機(jī)器人控制序列點(diǎn)通過RS-485串口總線發(fā)送到機(jī)器人控制器中。
[0016]所述的步驟S2中的系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置采用四關(guān)節(jié)示教操作，示教參數(shù)的運(yùn)動(dòng)模式選擇為連續(xù)，速度模式選擇為中等速度。
[0017]所述的步驟S3具體是:手動(dòng)示教機(jī)器人運(yùn)動(dòng)經(jīng)過預(yù)期的任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)，再經(jīng)過需要機(jī)器人操作動(dòng)作的任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)，并記錄上述兩種的任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，確認(rèn)示教運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行時(shí)間。
[0018]所述的步驟S4中的VAL-1II語言編程指令由運(yùn)動(dòng)指令、操作指令和輔助指令組成；運(yùn)動(dòng)指令包括MOVJ、MOVL, MOVC, MOVS ;操作指令包括PICKUP、PUTDOffN ;輔助指令包括START、END、DELAY。
[0019]所述的步驟S5具體通過機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)把任務(wù)空間的關(guān)鍵點(diǎn)求解出4個(gè)關(guān)節(jié)中的各個(gè)關(guān)節(jié)空間的關(guān)鍵點(diǎn)，通過連續(xù)求解，可以把三維笛卡爾空間的連續(xù)軌跡轉(zhuǎn)換成4個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)空間連續(xù)軌跡。
[0020]所述的步驟S7得到的關(guān)節(jié)空間的軌跡方程為加加速度連續(xù)軌跡方程、時(shí)間最優(yōu)軌跡方程或最優(yōu)平滑軌跡方程。
[0021]所述的步驟S8中進(jìn)行定時(shí)間間隔插值的定時(shí)間間隔為20ms，每20ms對(duì)軌跡方程進(jìn)行求解，得到對(duì)應(yīng)時(shí)間的軌跡點(diǎn)，即機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的控制序列點(diǎn)。
[0022]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
[0023]不僅提供高效實(shí)用的示教系統(tǒng)，而且還具備機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃的功能，并將軌跡規(guī)劃的指令結(jié)果直接通過RS-485串口通信發(fā)送到機(jī)器人控制器。這樣的控制策略可以將示教系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)有機(jī)地組合，節(jié)省軌跡規(guī)劃工控機(jī)的使用，不僅可以減少成本，而且還減少了復(fù)雜的通信環(huán)節(jié)，降低了系統(tǒng)通信故障的概率，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，同時(shí)避免了 PC機(jī)帶來的電磁干擾，提高了現(xiàn)場(chǎng)操作的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明示教規(guī)劃器的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖2是本發(fā)明示教規(guī)劃器控制方法的軟件結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖3是示教規(guī)劃器示教流程圖。
[0027]圖4是串口通信協(xié)議結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖5是軌跡方程的規(guī)劃趨勢(shì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。[0030]如圖1所示，本發(fā)明包括核心處理器、程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、USB擴(kuò)展接口、RS-485串口通信接口、以太網(wǎng)通信接口、電源及復(fù)位電路和液晶觸摸屏；核心處理器分別與程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、USB擴(kuò)展接口、RS-485串口通信接口、以太網(wǎng)通信接口、電源及復(fù)位電路和液晶觸摸屏連接，核心處理器采用ARM9嵌入式核心處理芯片，以太網(wǎng)通信接口與PC機(jī)連接，RS-485串口通信接口與機(jī)器人控制器連接。
[0031]所述的核心處理芯片采用嵌入式操作系統(tǒng)。
[0032]本發(fā)明的示教規(guī)劃器的主要部件描述如下:
[0033]核心處理器采用SAMSUNG公司的S3C2240A微處理器，基于ARM920T內(nèi)核，具有低功耗、高集成度的特點(diǎn)，集成了豐富的內(nèi)部資源，提供了強(qiáng)大的外部存儲(chǔ)控制器。
[0034]程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要有Nor Flash接口、Nand Flash接口和SDRAM接口電路，NorFlash和Nand Flash具有掉電保護(hù)的功能，SDRAM中存儲(chǔ)的是執(zhí)行中的程序和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，用于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，SDRAM運(yùn)行速度快、容量大、成本低，本實(shí)施例選用兩片16位32MB(4BanksX4MX 16位)的K4S561632作為系統(tǒng)的SDRAM，考慮到后期移植Linux系統(tǒng)和QT圖形界面的需要，本系統(tǒng)選用K9F1208作為Nand Flash存儲(chǔ)器，其容量為64M。
[0035]USB擴(kuò)展接口用于擴(kuò)展移動(dòng)儲(chǔ)存設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)示教數(shù)據(jù)的保存及轉(zhuǎn)移，包括示教文件的存儲(chǔ)和讀取管理，示教文件中指令字符和數(shù)據(jù)字符的提取，系統(tǒng)參數(shù)文件的存儲(chǔ)和讀取。
[0036]液晶觸摸屏采用CHILIN公司的TFT IXD TOUCH Module型號(hào)，無其他控制面板按鍵，體積小巧，操作簡(jiǎn)便，提供很好的人機(jī)交互界面。
[0037]以太網(wǎng)通信接口采用Cirrus Logic公司的16位以太網(wǎng)控制器CS8900A，提供IOM的以太網(wǎng)接入帶寬，以太網(wǎng)控制器可以與PC機(jī)連接，用于定制與移植嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在其移植操作系統(tǒng)過程中，嵌入式系統(tǒng)需要從PC機(jī)下載幾十兆的鏡像數(shù)據(jù)，同時(shí)需要建立NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，使用ztelnet登陸來傳送文件等操作，通過以太網(wǎng)具有很高的通信效率。
[0038]RS-485串口通信接口采用S3C2440A集成的串口通信接口，與機(jī)器人控制器進(jìn)行通信，發(fā)送控制指令控制器根據(jù)接收到的示教盒指令做出各個(gè)關(guān)節(jié)的控制。
[0039]另外與核心處理器相連的還有用作調(diào)試的串口通信接口以及備用的串口通信接口，用作調(diào)試的串口通信接口用于在移植和調(diào)試Linux系統(tǒng)時(shí)作為調(diào)試控制臺(tái)(console)。
[0040]本發(fā)明所述機(jī)器人示教規(guī)劃器的主要功能是完成監(jiān)控機(jī)器人的狀態(tài)，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，操作機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，編輯機(jī)器人作業(yè)任務(wù)，規(guī)劃?rùn)C(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡，并與機(jī)器人控制器完成數(shù)據(jù)及命令的通信傳輸。核心處理器負(fù)責(zé)整個(gè)示教規(guī)劃系統(tǒng)的控制及處理，并通過其完善的存儲(chǔ)接口與程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及外擴(kuò)存儲(chǔ)器相連，通過液晶觸摸屏顯示接口與內(nèi)置的LCD控制器相連，通過以太網(wǎng)通信接口與PC機(jī)相連，用于移植嵌入式操作系統(tǒng)，通過用于調(diào)試的串口通信接口與PC機(jī)相連，用于調(diào)試嵌入式操作系統(tǒng)的控制臺(tái)，通過RS-485串口通信接口與機(jī)器人控制器相連，用于發(fā)送機(jī)器人控制指令。
[0041]本發(fā)明所述的具有運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的示教規(guī)劃器控制方法的軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖2:首先在PC機(jī)上建立交叉編譯環(huán)境，定制并編譯Linux嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核，然后移植嵌入式操作系統(tǒng)模塊入示教規(guī)劃器核心處理器中，在此基礎(chǔ)上，示教規(guī)劃器完成底層硬件驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，進(jìn)而完成用戶程序的設(shè)計(jì)與開發(fā)，用戶程序包括人機(jī)交互用戶界面模塊、通信模塊和機(jī)器人示教及運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模塊。
[0042]嵌入式操作系統(tǒng)模塊，考慮示教規(guī)劃器對(duì)穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求，方便實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的管理及人機(jī)交互功能，在本實(shí)施例中采用嵌入式操作系統(tǒng)Linux，Linux操作系統(tǒng)支持各種主流硬件設(shè)備和最新硬件技術(shù)，有豐富的驅(qū)動(dòng)程序資源，在內(nèi)核層面上，Linux系統(tǒng)的內(nèi)核高效穩(wěn)定，其內(nèi)核分成進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、進(jìn)程間通信、虛擬文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接口五大部分，模塊化的機(jī)制可以方便用戶根據(jù)需要進(jìn)行裁剪，適應(yīng)于嵌入式系統(tǒng)的需要；在應(yīng)用層面，它有完善的網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機(jī)制，同時(shí)具有豐富的開源代碼和方便的開發(fā)和調(diào)試工具。在嵌入式系統(tǒng)上進(jìn)行圖形界面開發(fā)，現(xiàn)成已有較成熟的圖形界面庫以集成開發(fā)環(huán)境，使得用戶如在PC上編程一樣方便直接。嵌入式Linux平臺(tái)的開發(fā)步驟，一般包括下載Bootloader、定制及編譯內(nèi)核、制作根文件系統(tǒng)以及運(yùn)行用戶程序四大部分:Bootloader是系統(tǒng)引導(dǎo)程序，系統(tǒng)復(fù)位后從Bootloader開始執(zhí)行，很類似于PC機(jī)上的BlOSjootloader在完成系統(tǒng)的硬件初始化包括系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置、存儲(chǔ)區(qū)映射、設(shè)置堆棧指針等工作后，跳到操作系統(tǒng)內(nèi)核的入口，將控制權(quán)限移交操作系統(tǒng)，采用U-Boot，包含了一些常見的外設(shè)驅(qū)動(dòng)，是一個(gè)功能強(qiáng)大的板極支持包，減少了后續(xù)底層硬件驅(qū)動(dòng)的開發(fā)，可以通過JTAG工具將BootLoader燒寫進(jìn)Flash里；完成BootLoader的燒寫后需要Linux內(nèi)核的定制及編譯，通過條件編譯進(jìn)行裁剪相應(yīng)的功能和模塊，使用make menuconifg指令通過圖形界面配置內(nèi)核模塊，配置時(shí)設(shè)置正確的設(shè)備號(hào)及波特率以保證控制臺(tái)終端正常使用，同時(shí)指定文件系統(tǒng)支持，指定網(wǎng)絡(luò)、觸摸屏、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等常見的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)自行編寫新加入的硬件的底層驅(qū)動(dòng)，并進(jìn)行配置，最后編譯生成內(nèi)核映像；最后一步需要制作根文件系統(tǒng)，系統(tǒng)采用Yaffs(Yet Another Flash File System)文件系統(tǒng)；用戶程序移植到嵌入式Linux系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人示教操作的功能，并完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)解算、軌跡規(guī)劃和通信功能。
[0043]人機(jī)交互界面模塊，采用QT軟件。它是一個(gè)跨平臺(tái)的圖形界面應(yīng)用程序，支持Windows, Linux等操作系統(tǒng)，QT只需一次性開發(fā)應(yīng)用程序，無須重新編寫源代碼，便可跨不同桌面和嵌入式操作系統(tǒng)部署這些應(yīng)用程序，這個(gè)優(yōu)良的跨平臺(tái)特性使得QT在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用非常的廣泛，可以在PC機(jī)上開發(fā)編譯所需各種功能，通過交叉編譯器一次性通過以太網(wǎng)移植到嵌入式操作系統(tǒng)里，只需一次性開發(fā)應(yīng)用程序，無須重新編寫源代碼，便可跨不同桌面和嵌入式操作系統(tǒng)部署，簡(jiǎn)潔方便，而且采用了面向?qū)ο蟮腃++語言開發(fā)，良好封裝機(jī)制使得QT的模塊化程度非常高，可重用性較好，同時(shí)還有豐富的API和大量的開發(fā)文檔，對(duì)用戶非常方便。
[0044]通信接口模塊，采用RS-485串口通信接口與底層的機(jī)器人控制器連接，控制器根據(jù)接收到的示教盒指令做出各個(gè)關(guān)節(jié)的控制，負(fù)責(zé)接收示教指令和任務(wù)文件，發(fā)送機(jī)器人狀態(tài)信息，讓機(jī)器人執(zhí)行程序要求的軌跡運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)程序回放，由于示教盒與主控制器的通信較為頻繁，為了保證通信的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須建立通信協(xié)議，通信協(xié)議考慮了數(shù)據(jù)功能類型的劃分和數(shù)據(jù)格式類型的定義，通信協(xié)議結(jié)構(gòu)如下圖4所示，包括功能碼2個(gè)字節(jié)，文件開頭標(biāo)志2個(gè)字節(jié)，文件語句編號(hào)2個(gè)字節(jié)，文件數(shù)據(jù)體32個(gè)字節(jié)，文件結(jié)束標(biāo)志2個(gè)字節(jié)。
[0045]機(jī)器人示教及運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模塊，主要完成以下功能:1、機(jī)器人點(diǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，包括四個(gè)關(guān)節(jié)的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)和XYZ三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，并可以通過設(shè)定速度系數(shù)改變運(yùn)動(dòng)速度；2、機(jī)器人示教，包括示教操作，新建、保存、編輯、刪除示教文件、執(zhí)行示教指令、回零、急停等。其中示教語言采用簡(jiǎn)化的VAL-1II語言，常見的指令包括:運(yùn)動(dòng)指令，如MOVJ、MOVL, MOVC, M0VS、操作指令:PICKUP、PUTD0WN、輔助指令:START、END、DELAY等，具體的格式及指令解釋可以參考表1，采用四關(guān)節(jié)示教操作；3、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令及狀態(tài)顯示:包括機(jī)器人當(dāng)前各關(guān)節(jié)期望和實(shí)際的運(yùn)動(dòng)量及機(jī)器人三維空間的期望和實(shí)際運(yùn)動(dòng)量，4、功能鍵及數(shù)字鍵。5、機(jī)器人規(guī)劃方式:為4_3_4多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃或3_5_3多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃。
[0046]如圖3，本發(fā)明的方法步驟如下實(shí)施例:
[0047]S1、新建示教文件或者打開示教文件:如果新建示教文件，則進(jìn)行步驟S2 ;如果打開示教文件，則進(jìn)行步驟SlO ；
[0048]S2、設(shè)置機(jī)器人的系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)包括機(jī)器人結(jié)構(gòu)的D-H參數(shù)，示教參數(shù)包括選擇運(yùn)動(dòng)模式和速度模式；
[0049]系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置采用四關(guān)節(jié)示教操作，機(jī)器人的D-H系統(tǒng)參數(shù)如表1所示；示教參數(shù)運(yùn)動(dòng)模式選擇為連續(xù)，速度模式選擇為中等速度。
[0050]表1
[0051]
【權(quán)利要求】
1.一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法，其特征在于包括以下步驟: 51、新建示教文件或者打開示教文件:如果新建示教文件，則進(jìn)行步驟S2;如果打開示教文件，則進(jìn)行步驟SlO; 52、設(shè)置機(jī)器人的系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)包括機(jī)器人結(jié)構(gòu)的D-H參數(shù)，示教參數(shù)包括選擇運(yùn)動(dòng)模式和速度模式； 53、在機(jī)器人任務(wù)空間中控制機(jī)器人進(jìn)行手動(dòng)示教，根據(jù)機(jī)器人手動(dòng)示教的位姿確認(rèn)任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)和運(yùn)行時(shí)間，關(guān)鍵點(diǎn)包括指定起點(diǎn)、終點(diǎn)和抓手動(dòng)作； 54、利用VAL-1II語言的編程指令進(jìn)行示教編程； 55、進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，把任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)空間經(jīng)過點(diǎn)，把三維空間軌跡轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)空間軌跡； 56、在關(guān)節(jié)空間軌跡中插入軌跡中間點(diǎn)，軌跡中間點(diǎn)包括起始點(diǎn)、提升點(diǎn)、下放點(diǎn)和終止點(diǎn)； 57、根據(jù)步驟S6得到的每個(gè)軌跡中間點(diǎn)規(guī)劃軌跡方程，軌跡方程的規(guī)劃方式為4-3-4多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃或3-5-3多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃，計(jì)算優(yōu)化規(guī)劃方程，得到關(guān)節(jié)空間的軌跡方程； 58、對(duì)步驟S7得到的軌跡方程進(jìn)行定時(shí)間間隔插值計(jì)算，得到機(jī)器人控制序列點(diǎn)； 59、如果示教工作還沒有結(jié)束，則回到S2步驟，重新設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，重新進(jìn)行示教工作；如果示教工作結(jié)束，則直接執(zhí)行下一步驟； S10、將步驟S8得到的機(jī)器人控制序列點(diǎn)通過RS-485串口總線發(fā)送到機(jī)器人控制器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法，其特征在于:所述的步驟S2中的系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置采用四關(guān)節(jié)示教操作，示教參數(shù)的運(yùn)動(dòng)模式選擇為連續(xù)，速度模式選擇為中等速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法，其特征在于:所述的步驟S3具體是:手動(dòng)示教機(jī)器人運(yùn)動(dòng)經(jīng)過預(yù)期的任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)，再經(jīng)過需要機(jī)器人操作動(dòng)作的任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)，并記錄上述兩種的任務(wù)空間關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，確認(rèn)示教運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法，其特征在于:所述的步驟S4中的VAL-1II語言編程指令由運(yùn)動(dòng)指令、操作指令和輔助指令組成；運(yùn)動(dòng)指令包括MOVJ、MOVL, MOVC, MOVS ;操作指令包括PICKUP、PUTDOffN ;輔助指令包括 START、END、DELAY。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法，其特征在于:所述的步驟S5具體通過機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)把任務(wù)空間的關(guān)鍵點(diǎn)求解出4個(gè)關(guān)節(jié)中的各個(gè)關(guān)節(jié)空間的關(guān)鍵點(diǎn)，通過連續(xù)求解，可以把三維笛卡爾空間的連續(xù)軌跡轉(zhuǎn)換成4個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)空間連續(xù)軌跡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法，其特征在于:所述的步驟S7得到的關(guān)節(jié)空間的軌跡方程為加加速度連續(xù)軌跡方程、時(shí)間最優(yōu)軌跡方程或最優(yōu)平滑軌跡方程。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能的工業(yè)機(jī)器人示教規(guī)劃器的控制方法，其特征在于:所述的步驟S8中進(jìn)行定時(shí)間間隔插值的定時(shí)間間隔為20ms，每20ms對(duì)軌跡方程進(jìn)行求解，得到對(duì) 應(yīng)時(shí)間的軌跡點(diǎn)，即機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的控制序列點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK103823467SQ201410005405
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月23日
【發(fā)明者】朱世強(qiáng), 陳慶誠, 鄭東鑫, 吳文祥 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)