一种基于加速度动态配置的空间机器人抖动抑制轨迹规划方法

摘要

一种基于加速度动态配置的空间机器人抖动抑制轨迹规划方法，属于机器人抖动抑制技术领域。为解决现有的机器人系统容易产生残余抖动，跟踪精度不高，导致机器人无法精确定位；机器人运行不平稳；时延造成的机器人执行任务时间的延长；计算量大，对机器人控制器运算能力要求高的问题，本发明提出了：根据输入的期望位移及最大加速度限幅预估轨迹段的最小执行周期；根据计算的最小执行周期及给定的轨迹周期确定最终的轨迹周期；根据机器人的运动学及动力学参数和机器人关节刚度参数计算在初始关节角度确定的构型下的机器人系统最低阶的抖动周期；根据轨迹周期，加速时间及抖动周期选择相应的轨迹规划方式。本发明适用于机器人的抖动抑制领域。

主权项

一种基于加速度动态配置的空间机器人抖动抑制轨迹规划方法，其特征在于所述方法是按照以下步骤实现的：步骤一、根据输入的期望位移S_p及最大加速度限幅a_m预估轨迹段的最小执行周期t_pmin：假设在整个轨迹规划周期内，整个轨迹段以最大加速度幅值的要求进行规划，则期望位移与最大加速度限幅之间存在如下关系：$\frac{1}{2}{S}_p=\frac{1}{2}{a}_m{t}_{p\min }^2---\left(1\right)$因此可得，$t_{p\min }=\sqrt{\frac{S_p}{a_m}}---\left(2\right);$步骤二、根据计算的最小执行周期t_pmin及给定的轨迹周期确定最终的轨迹周期t_p：若$t_{p_0}<t_{p\min },$则$t_p=t_{p\min }=\sqrt{\frac{S_p}{a_m}},$否则$t_p=t_{p_0};$步骤三、根据机器人的运动学及动力学参数和机器人关节刚度参数计算在初始关节角度q₀确定的构型下的机器人系统最低阶的抖动周期τ_d：首先计算机器人在该构型下的惯量矩阵M(q₀)，根据机器人关节刚度矩阵K计算机器人系统的各阶模态频率为：$f=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\mathrm{eig}\left[M{\left(q_0\right)}^{-1}K\right]}---\left(3\right)$其中，频率的单位为Hz，机器人系统最低阶模态频率对应的抖动周期为：${\tau }_d=\frac{1}{\min \left(f\right)}---\left(4\right);$步骤四、根据轨迹周期t_p，加速时间t_acc及抖动周期τ_d选择相应的轨迹规划方式。