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CN109760053B - 一种桁架机械手的动态规划速度控制方法 - Google Patents

一种桁架机械手的动态规划速度控制方法 Download PDF

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CN109760053B
CN109760053B CN201910067158.3A CN201910067158A CN109760053B CN 109760053 B CN109760053 B CN 109760053B CN 201910067158 A CN201910067158 A CN 201910067158A CN 109760053 B CN109760053 B CN 109760053B
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CN
China
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董辉
林建波
周瑾
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Abstract

一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，包括以下步骤：1)将桁架机械手运行速度曲线分为三个阶段；2)当前系统最大调试速度
Figure DDA0001956091090000011
能够通过外部人机交互设备实时改变；3)以初始速度
Figure DDA0001956091090000017
加速度a进行加速，加速至系统设定最大速度
Figure DDA0001956091090000012
后，进入实时动态规划阶段，将按照时间周期T划分成n块，确定当前速度块的入口速度
Figure DDA0001956091090000015
系统最大调试速度
Figure DDA0001956091090000013
通过计算得出当前速度块的结束速度
Figure DDA0001956091090000016
根据动态规划算法，保存当前速度块结束速度
Figure DDA0001956091090000018
作为下一速度块的入口速度
Figure DDA0001956091090000014
本发明引入动态规划算法，降低计算量，提高了处理效率。同时能够在指令运行过程中改变最大运行速度，大大提高用户程序调试效率。

Description

一种桁架机械手的动态规划速度控制方法
技术领域
本发明属于运动控制领域，涉及一种桁架机械手速度控制方法，尤其是一种桁架机械手的动态规划速度控制方法。
背景技术
桁架机械手在目前国内中小企业中有这非常广泛的应用场景，常见的有数控车床上下料机械手、点钻机械手、冲床机械手等。
目前，国内的机械手系统已经逐步成熟，在机械手控制系统中，电机的速度控制都是基于T型曲线速度规划，计算量小，适合小容量、低性能的嵌入式设备。但是，几乎所有的速度规划只适用于运动轨迹确定(最大速度确定、位移长度确定等)，运动期间不改变任何参数的情况。所以在实际调试过程中，最大速度固定导致用户程序联调时效率低下，无法人为实时改变运行速度。
发明内容
为了克服现有的桁架机械手控制器在用户程序联调时无法实时改变最大运行速度、调试效率低的问题，本发明提出了一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，可实现实时改变最大运行速度、提高调试效率；采用速度插补策略，提高实时速度的控制性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，所述方法包括以下步骤：
1)将桁架机械手运行速度曲线分为三个阶段，确定系统初始速度Vs P，结束速度Ve p，加速度a，系统设定最大速度
Figure GDA0002011234390000021
2)当前系统最大调试速度
Figure GDA0002011234390000022
能够通过外部人机交互设备实时改变；
3)速度控制算法以初始速度Vs P，加速度a进行加速，加速至系统设定最大速度
Figure GDA0002011234390000023
后，系统进入实时动态规划阶段，按照周期T和当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000024
进行实时速度调节。
进一步，所述步骤1)中，将桁架机械手运行速度曲线分为加速、实时动态控制、减速三个阶段，加速阶段与减速阶段采用了T型加减速方式，加速度均为a。
再进一步，所述步骤2)中，当前系统最大调试速度
Figure GDA0002011234390000025
默认情况下等于系统设定最大速度
Figure GDA0002011234390000026
系统运行速度必须要保证在最大调试速度
Figure GDA0002011234390000027
之内，最大调试速度通过脉冲手轮进行大小调节，最小调节幅度为10％，总共分为10档，分别为：10％、20％、30％、......90％、100％。
再进一步，所述步骤3)中，将实时动态控制阶段按照时间周期T划分成n块，确定当前速度块的入口速度Vs n，系统最大调试速度
Figure GDA0002011234390000028
通过计算得出当前速度块的结束速度Ve n；根据动态规划算法，保存当前速度块结束速度Ve n，作为下一速度块的入口速度Vs n，减少计算量。
再进一步，所述步骤3)中，需要确定当前速度块的入口速度Vs n，系统最大调试速度
Figure GDA0002011234390000029
当前速度块调节方式采用T型加减速方式进行，当前速度块的理想结束速度计算公式为
Figure GDA0002011234390000031
最终结束速度Ve n的取值分为两种情况：①若计算结果Ve n′大于当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000032
则取当前速度块结束速度Ve n为
Figure GDA0002011234390000033
②若计算结果Ve n′小于当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000034
则取当前速度块结束速度Ve n为计算结果Ve n′，根据动态规划算法，保存当前速度块结束速度Ve n，作为下一速度块的入口速度Vs n，以减少计算量。
再进一步，所述步骤3)中，按照周期T和当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000035
进行实时速度调节，调节方式采用T型加减速方式进行。动态规划阶段实时判断当前速度Vnow和对应的减速距离是否足够，当减速距离接近设定阈值N时，关闭动态规划周期，转而进入减速阶段。
所述步骤3)中，在实时动态规划过程，针对计算结果Ve n′大于当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000036
的情况，需要额外处理，首先通过
Figure GDA0002011234390000037
推算出
Figure GDA0002011234390000038
t为实际加速时间。
所述步骤3)中，通过
Figure GDA0002011234390000039
计算出实际加速时间t，根据脉冲周期时间公式
Figure GDA00020112343900000310
得：周期
Figure GDA00020112343900000311
Ti为第i个脉冲所对应的周期，第i个脉冲所对应的定时器周期公式
Figure GDA00020112343900000312
Timprescaler为时钟预分频系数，arri为自动重装载值，计算所得期望速度即可转化成arri自动重装载值数值的大小，实际加速时间t的判断和周期T的判断问题均转化为脉冲个数的记录问题。
本发明中，桁架机械手控制系统采用微控制器控制，故需要将连续时间模型转化为离散模型，从而大大提高控制器处理效率，增强系统实时性。
本发明的有益效果为：(1)用户程序调试情况下，能够在一条指令运行过程中改变最大运行速度，大大提高调试效率；(2)运行速度按周期实时计算，能够及时响应最大速度的变化，最短时间内达到要求速度；(3)引入动态规划算法，降低计算量，提高了处理效率。
附图说明
图1为最大调试速度变大的速度动态规划曲线；
图2为最大调试速度变小的速度动态规划曲线；
图3为速度动态规划周期内，最大调试速度变大两次的速度曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步描述。
参照图1～图3，一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，所述方法包括以下步骤：
1)如图1所示，将桁架机械手运行速度曲线分为三个阶段，确定系统初始速度Vs P，结束速度Ve p，加速度a，系统设定最大速度
Figure GDA0002011234390000041
2)当前系统最大调试速度
Figure GDA0002011234390000042
能够通过外部人机交互设备实时改变；
3)速度控制算法以初始速度Vs P，加速度a进行加速，加速至系统设定最大速度
Figure GDA0002011234390000043
后，系统进入实时动态规划阶段，按照周期T和当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000044
进行实时速度调节；
系统运行速度必须要保证在最大调试速度
Figure GDA0002011234390000045
之内，最大调试速度通过脉冲手轮进行大小调节，最小调节幅度为10％，总共分为10档，分别为：10％、20％、30％、......90％、100％。如图1所示为最大调试速度变大的速度变化曲线，图2所示为最大调试速度变小的速度变化曲线；
如图3所示，速度实时动态控制阶段按照时间周期T划分成n块，确定当前速度块的入口速度Vs n，系统最大调试速度
Figure GDA0002011234390000051
通过计算得出当前速度块的结束速度Ve n。根据动态规划算法，保存当前速度块结束速度Ve n，作为下一速度块的入口速度Vs n，减少计算量。
根据步骤1)得到桁架机械手运行速度曲线分为加速、实时动态规划、减速三个阶段，加速阶段与减速阶段采用了T型加减速方式，加速度均为a。
进一步，在速度未达到系统设定最大速度
Figure GDA0002011234390000052
前，系统不会进入动态规划阶段。
再进一步，系统在加速阶段、减速阶段和动态规划阶段，均采用了恒定加速度a进行加减速控制。
再进一步，动态规划阶段实时判断当前速度Vn和对应的减速距离是否足够，通过前期测试，人工设定当前速度Vn与对应的减速距离表。通过查表法判断是否进入减速阶段。该表格仅在动态规划周期中使用，当剩余未运行距离小于等于设定阈值N时，关闭动态规划周期，转而进入减速阶段。
再进一步，所述步骤3)中，实时动态控制阶段是一个有重叠子问题和最有子结构性质的问题，故可采用动态规划方法，其运算时间远小于朴素解法。实时动态控制阶段按照时间周期T划分成n块，将时间周期为T的n个速度块中的每一块作为一个速度规划子问题，通过求解简单子问题，将该子问题计算所得的结果(结束速度)保存，求解下一个子问题之时直接查询，减少运算时间。
根据步骤3)当前速度块调节方式采用T型加减速方式进行，理想结束速度计算公式为
Figure GDA0002011234390000061
最终结束速度Ve n的取值分为两种情况：①若计算结果Ve n′大于当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000062
则取当前速度块结束速度Ve n为
Figure GDA0002011234390000063
②若计算结果Ve n′小于当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000064
则取当前速度块结束速度Ve n为计算结果Ve n′。
进一步，在实时动态规划过程，针对计算结果Ve n1大于当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000065
时的情况，需要额外处理。如图3所示，Tn1至Tn2周期内，计算可知从初始速度Vs n，加速度a开始加速，t1时刻即可加速到当前最大调试速度
Figure GDA0002011234390000066
首先通过
Figure GDA0002011234390000067
推算出
Figure GDA0002011234390000068
t为实际加速时间
进一步，根据第n个脉冲周期时间公式
Figure GDA0002011234390000069
得：周期
Figure GDA00020112343900000610
Ti为第i个脉冲所对应的周期。
再进一步，第i个脉冲所对应的周期可根据定时器周期进行计算，定时器周期公式
Figure GDA00020112343900000611
Timprescaler为时钟预分频系数，arri为自动重装载值。
再进一步，计算所得期望速度即可转化成arri自动重装载值数值的大小。故实际加速时间t的判断和周期T的判断问题均可以转化为脉冲个数的记录问题，只需在定时器中断进入后计数值累加，后判断对应所计脉冲个数即可，减轻了系统负担。

Claims (8)

1.一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)将桁架机械手运行速度曲线分为三个阶段，确定系统初始速度VS P，结束速度Ve P，加速度a，系统设定最大速度
Figure FDA0001956091060000011
2)当前系统最大调试速度
Figure FDA0001956091060000012
能够通过外部人机交互设备实时改变；
3)速度控制算法以系统初始速度Vs P，加速度a进行加速，加速至系统设定最大速度
Figure FDA0001956091060000013
后，系统进入实时动态规划阶段，按照周期T和当前最大调试速度
Figure FDA0001956091060000014
进行实时速度调节。
2.如权利要求1所述的一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，将桁架机械手运行速度曲线分为加速、实时动态规划、减速三个阶段，加速阶段与减速阶段采用了T型加减速方式，加速度均为a。
3.如权利要求1或2所述的一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，当前系统最大调试速度
Figure FDA0001956091060000015
默认情况下等于系统设定最大速度
Figure FDA0001956091060000016
系统运行速度必须要保证在最大调试速度
Figure FDA0001956091060000017
之内，最大调试速度通过脉冲手轮进行大小调节，最小调节幅度为10％，总共分为10档，分别为：10％、20％、30％、……90％、100％。
4.如权利要求1或2所述的一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，将实时动态控制阶段按照时间周期T划分成n块，确定当前速度块的入口速度
Figure FDA0001956091060000018
系统最大调试速度
Figure FDA0001956091060000021
通过计算得出当前速度块的结束速度Ve n，根据动态规划算法，保存当前速度块结束速度Ve n，作为下一速度块的入口速度Vs n。
5.如权利要求4所述的一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，其特征在于：需要确定当前速度块的入口速度Vs n，系统最大调试速度
Figure FDA0001956091060000022
当前速度块调节方式采用T型加减速方式进行，理想结束速度计算公式为
Figure FDA0001956091060000023
最终结束速度Ve n的取值分为两种情况：①若计算结果Ve n′大于当前最大调试速度
Figure FDA0001956091060000024
则取当前速度块结束速度Ve n为
Figure FDA0001956091060000025
②若计算结果Ve n′小于当前最大调试速度
Figure FDA0001956091060000026
则取当前速度块结束速度Ve n为计算结果Ve n′。
6.如权利要求4所述的一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，按照周期T和当前最大调试速度
Figure FDA0001956091060000027
进行实时速度调节，调节方式采用T型加减速方式进行，动态规划阶段实时判断当前速度Vnow和对应的减速距离是否足够，当减速距离接近设定阈值N时，关闭动态规划周期，转而进入减速阶段。
7.如权利要求4所述的一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，在实时动态规划过程，针对计算结果Ve n′大于当前最大调试速度
Figure FDA0001956091060000028
的情况，需要额外处理，首先通过
Figure FDA0001956091060000029
推算出
Figure FDA00019560910600000210
t为实际加速时间。
8.如权利要求4所述的一种桁架机械手的动态规划速度控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，通过
Figure FDA00019560910600000211
计算出实际加速时间t，根据脉冲周期时间公式
Figure FDA00019560910600000212
得：周期
Figure FDA00019560910600000213
Ti为第i个脉冲所对应的周期，第i个脉冲所对应的定时器周期公式
Figure FDA0001956091060000031
Timprescaler为时钟预分频系数，arri为自动重装载值，计算所得期望速度即可转化成arri自动重装载值数值的大小，实际加速时间t的判断和周期T的判断问题均转化为脉冲个数的记录问题。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112277273A (zh) * 2020-10-10 2021-01-29 深圳市山龙智控有限公司 基于注塑机机械手的提前变速方法及装置
CN115214245B (zh) * 2021-04-21 2023-07-25 佛山希望数码印刷设备有限公司 一种机械手通过plc进行喷墨打印的方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08263128A (ja) * 1995-03-22 1996-10-11 Fanuc Ltd ロボットの位置決め制御時の加減速制御方法
CN103135501A (zh) * 2013-02-01 2013-06-05 北京配天大富精密机械有限公司 基于s型曲线的加减速控制方法和装置及数控机床
CN103778843A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 西安航天精密机电研究所 一种工业机器人示教再现方法
CN103801973A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 沈阳高精数控技术有限公司 基于伺服刀架控制器的伺服电机的优化控制方法
CN106945042A (zh) * 2017-03-29 2017-07-14 浙江工业大学 一种机械手的离散s型曲线速度控制方法
CN109240359A (zh) * 2018-08-29 2019-01-18 浙江工业大学 一种贴片机机头吸嘴取放元件的速度规划方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08263128A (ja) * 1995-03-22 1996-10-11 Fanuc Ltd ロボットの位置決め制御時の加減速制御方法
CN103778843A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 西安航天精密机电研究所 一种工业机器人示教再现方法
CN103801973A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 沈阳高精数控技术有限公司 基于伺服刀架控制器的伺服电机的优化控制方法
CN103135501A (zh) * 2013-02-01 2013-06-05 北京配天大富精密机械有限公司 基于s型曲线的加减速控制方法和装置及数控机床
CN106945042A (zh) * 2017-03-29 2017-07-14 浙江工业大学 一种机械手的离散s型曲线速度控制方法
CN109240359A (zh) * 2018-08-29 2019-01-18 浙江工业大学 一种贴片机机头吸嘴取放元件的速度规划方法

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