1.一种机器人关节空间传送带跟随运动的轨迹规划方法,其步骤如下:
步骤一,根据视觉模块输出的视觉坐标系下目标物体的当前位置(xvision,yvision,zvision),通过坐标系转换获得目标物体在直角坐标系下的位置(xbase,ybase,zbase):
(xbase,ybase,zbase,1)T=baseTvision·(xvision,yvision,zvision,1)T
式中,baseTvision为视觉坐标系相对于直角坐标系的坐标转换矩阵;
通过编码器实时反馈的脉冲数据,采用差分的方法获得目标物体在直角坐标系下的线速度vbase;
步骤二,预测目标物体t时刻所在的位置(xt,yt,zt):
其中:t=f(Δs,ΔV),(x0,y0,z0)目标物体t时刻所在的位置;vconvery为传送带的运动速度,aconvery为传送带的运动加速度,Δs是机器人与目标物体当前的距离,ΔV是机器人与目标物体速度矢量差;
步骤三,根据目标物体在机器人直角坐标系下的位置(xbase,ybase,zbase)和速度矢量vbase,将目标物体位置逆解至关节空间:位置逆解通过运动学逆解模型,得到各个关节的目标位置q;采用雅克比矩阵的方法,得到各个关节目标速度矢量
式中,J-1(q)为雅克比矩阵的逆矩阵,V为笛卡尔速度;
步骤四,根据关节初始的位置q0和速度矢量以及各个关节的目标位置q和目标速度矢量在关节空间内进行关节轨迹规划,步骤如下:
①各关节以梯形加减速进行轨迹规划:根据关节位移q-q0和初速度矢量末速度矢量规划出速度曲线,以最大加速度进行加减速,得出各关节规划的最短时间Timin;
②判定各关节该速度规划下是否存在死区,若存在,给出死区的左右边界Tleft、Tright;
③以max{Timin,i=1…n}为基准时间,其中n为关节数,若该时间在某一关节的死区内,则以该关节死区的右边界Tright为轨迹规划的基准时间,依次判断各关节,最终得到跨越了各关节死区的最优的轨迹规划时间Tmin;
④以最优的轨迹规划时间Tmin为轨迹规划时间,拓展其他关节的轨迹规划时间,重新对各个关节轨迹进行规划;
步骤五,根据步骤四所作的关节轨迹规划,实时输出各关节的目标位置,再通过脉冲输出模块,转换为各个关节对应的电机脉冲值,驱动机器人运动至目标位置,实现实时动态地跟踪目标物体。