(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210508220.X (22)申请日 2022.05.10 (71)申请人 中电鹏程智能装备有限公司 地址 211100 江苏省南京市江宁区秣陵街 道梅林街1 1号1幢 （江宁开发区） (72)发明人 贺长林　蒋文　罗鸣　刘陈　李华　 (74)专利代理 机构 南京睿之博知识产权代理有 限公司 32 296 专利代理师 杨晓玲 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种三轴机 械手联动移动避障方法 (57)摘要 本发明公开了一种三轴机械手联动移动避 障方法， 通过规划合适的避障距离， 在取料轴到 达避障点之前， 两个协 同移动轴提前进行动作， 减少节拍动作时间， 提高物料的搬运效率， 同时 机械手的移动平滑度有很大提高在保证取料轴 移动时的轨迹点不会和障碍物干涉的前提下， 与 取料轴相垂直的两个协同移动轴在取料轴端部X 方向达到避障点的坐标前提早进行位置调整， 完 成对取料轴的移动， 相较于 现有机械手先移动到 避障点， 在进行取料轴位置调整的方式， 节省调 整时间， 提高物料的搬运效率。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114986496 A 2022.09.02 CN 114986496 A 1.一种三轴机械手联动移动避障方法， 其特征在于， 以三轴机械手中进行取料放料的 轴为取料轴， 以垂直于取料轴的另外两轴为协同移动轴， 以障碍物靠近取料轴一侧沿平行 于取料轴方向的边界点作为避障点， 以取料轴的轴线 方向为X轴建立三 维坐标系， 依据取料 轴端部在取料或者放料时的移动起始点与避障点在三 维坐标系内的坐标差值， 计算两个协 同移动轴带动取料轴移动至与避障点同轴所需的调整时间， 将两个调整时间中数值较大的 时间值与取料轴的移动速度相乘得出沿取料轴方向的避障距离， 沿X轴方向， 在取料轴的端 部相距避障点距离小于或者 等于避障距离时， 协同移动轴移动， 进行 取料轴位置的调整。 2.根据权利要求1所述的一种三轴机械手联动移动避障方法， 其特征在于， 计算三轴机 械手避障距离的方法包括， 以取料轴所在的轴线方向为X轴建立三 维坐标系， 取料轴移动起 始点坐标记 为(a1,b1,c1)， 避障点坐标记为(a,b,c)； 首先将移动起始点和避障点均投影至 XOY坐标系中， 在XOY坐标系中移动起始点投影坐标为(a1,b1)， 避障点投影坐标为(a,b)， a> a1； Y轴方向的协同移动轴相同时间在加速阶段的移动距离小于最大移动速度下的移动距 离， 加速时间记为T1,最大移动速度记为V1， 保持X轴坐标不变， 从b1移动至b 所需的调整时 间 那么对于Y轴方向的协同移动轴， X轴的避障距离为V2*T2,V2表示取料轴取 放料时的移动速度， 即取料轴X轴 坐标达到a ‑V2*T2时， Y轴方向的协同移动轴 开始移动， 不 会与障碍物碰撞； 然后将移动起始点和避障点均投影至XOZ坐标系中， 在XOZ坐标系中移动 起始点投影坐标为(a1,c1)， 避障点投影坐标为(a,c)， a>a1,计算可得保持X轴不变， 从c1移 动至c所需的调整时间 其中T3表示Z轴方向的系统移动轴从静止加速至最大 移动速度V3的加速时间， 在XOZ坐标系中X轴的避障距离为V2*T4， 即取料轴X轴坐标达到a ‑ V2*T4时， Z轴方向的协同移动轴开始移动， 不会与障碍物碰撞， 取两个避障距离中数值较小 的一个作为 三坐标机械手移动时的避障距离 。 3.根据权利要求2所述的一种三轴机械手联动移动避障方法， 其特征在于， 所述移动起 始点以取 料轴取料或者放料时取 料轴与物料整体形成的沿X轴方向的边界点作为 坐标点。 4.根据权利要求2所述的一种三轴机械手联动移动避障方法， 其特征在于， 在取料点和 放料点均沿平行于取料轴的轴线方向对应设置取料等待点和放料等待点， 取料轴在取料等 待点和取 料点之间、 在放料等待点和放料点之间均直线移动， 两个协同移动轴保持静止 。 5.根据权利要求2所述的一种三轴机械手联动移动避障方法， 其特征在于， 所述取料点 和放料点设有用于判断取料条件和放料条件是否成立的检测设备， 检测设备与用于控制三 轴机械手移动的控制器电连接， 在取料轴到达放料等待点或者取料等待点之前， 对应的检 测设备将检测 点的状态反馈给控制 器， 在取料条件或者放料条件成立时， 取料轴 经过对应 等待点不减速。 6.根据权利要求2所述的一种三轴机械手联动移动避障方法， 其特征在于， 在障碍物边 缘为平面时， 选取平面上距离取 料轴垂直距离最近的点作为避障点。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114986496 A 2一种三轴机械手联动移动避障方 法 技术领域 [0001]本发明涉及基于伺服电机的多轴联动的运动控制领域， 具体涉及一种三轴机械手 联动移动避障方法。 背景技术 [0002]在实现取放动作的运动控制中， 一般采用机器人来实现， 机器人的移动 平滑度好， 取放更加灵活， 但是使用成本高， 如果对成本比较敏感， 一般会采用三轴的机械手来实现， 采用三轴机械手， 由于在取料位和放料位分别有等待位， 在这两个点有停顿， 会有相应的加 减速， 从而影响效率； 在移动过程中存在障碍物 时， 常规的机械手需要先完成避让， 再 由另 外两轴带动对应的取 料轴移动， 无法实现三轴连动， 导 致采用三轴机 械手的效率更慢。 发明内容 [0003]技术目的： 针对现有三轴机械手在避障时无法实现联动， 搬运效率低的不足， 本发 明公开了一种能提升搬运效率， 减少节拍时间的三轴机 械手联动移动避障方法。 [0004]技术方案： 为实现上述 技术目的， 本发明采用了如下技 术方案： [0005]一种三轴机械手联动移动避障方法， 以三轴机械手中进行取料放料的轴为取料 轴， 以垂直于取料轴的另外两轴为协同移动轴， 以障碍物靠近取料轴一侧沿平行于取料轴 方向的边界点作为避障点， 以取料轴的轴线方向为X轴建立三维坐标系， 依据取料或者放料 时的移动起始点在三 维坐标系内的坐标差值， 计算两个协同移动轴带动取料轴移动至与避 障点同轴所需的调整时间， 将两个调整时间中数值较大的时间值与取料轴的移动速度相乘 得出沿取料轴方向的避障距离， 沿X轴方向， 在取料轴的端部相距避障点距离小于或者等于 避障距离时， 协同移动轴移动， 进行 取料轴位置的调整。 [0006]优选地， 本发明计算三轴机械手避障距离 的方法包括， 以取料轴所在的轴线方向 为X轴建立三维坐标系， 移动起始点坐标记为(a1,b1,c1)， 避障点坐标记为(a,b,c)； 首先将 移动起始点和避障点均投影至XOY坐标系中， 在XOY坐标系中移动起始点投影坐标为(a1, b1)， 避障点投影坐标为(a,b)， a>a1； Y轴方 向的协同移动轴相同时间在加速阶段的移动距 离小于最大移动速度下的移动距离， 加速时间记为T1,最大移动速度记为V1， 保持X轴坐标 不变， 从b1移动至b所需的调整时间 那么对于Y轴方向的协同移动轴， X轴的避 障距离为V2*T2,V2表 示取料轴取放料时的移动速度， 即取料轴X轴坐标达到a ‑V2*T2时， Y轴 方向的协同移动轴开始移动， 不会与障碍物碰撞； 然后将移动起始 点和避障点均投影至XOZ 坐标系中， 在XOZ坐标系中移动起始点投影坐标为(a1,c1)， 避障点投影坐标为(a,c)， a>a1, 计算可得保持X轴不变， 从c1移动至c所需的调整时间 其中T3表示Z轴方 向的 系统移动轴从静止加速至最大移动速度V3的加速时间， 在XOZ坐标系中X轴的避障距离为 V2*T4， 即取料轴X轴坐标达到a ‑V2*T4时， Z轴方向的协同移动轴开始移动， 不会与障碍物碰 撞， 取两个避障距离中数值较小的一个作为 三坐标机械手移动时的避障距离 。说　明　书 1/4 页 3 CN 114986496 A 3