(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 202210423394.6 (22)申请日 2022.04.21 (71)申请人 深圳市华成工业控制股份有限公司 地址 518000 广东省深圳市宝安区西乡街 道固戍社区固戍一路正奇隆大厦八楼 A区(办公场所) (72)发明人 石建军　王四宝　冷俊　 (74)专利代理 机构 深圳卓启知识产权代理有限 公司 44729 专利代理师 刘新子 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 13/00(2006.01) (54)发明名称 面向低频驱控一体的机械臂轨迹规划方法 及系统 (57)摘要 本发明涉及面向低频驱控一体的机械臂轨 迹规划方法及系统。 方法包括以下步骤： S1， 获取 机械臂运动路径的起点和终点的关节空间坐标 及期望的运动总时长； S2， 对机械臂进行运动学 建模以计算出笛卡尔空间坐标信息， 并根据设定 生成机械臂的运动轨迹； S3， 采用二分法在起点 和终点之间进行迭代插补得到符合要求的路径 点集合并进行运动学规划， 插补至与终点重合为 止； S4， 根据运动学规划结果在关节空间内生成 实时轨迹曲线。 本发明采用了迭代插补法进行路 径点搜索， 运行速度相对 更快， 效率更高， 减少了 轨迹规划在使用时所占用的计算时间， 可以解放 出更多的内存和算力去执行其他任务， 可以满足 配置较低的机 械臂使用。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 114851190 A 2022.08.05 CN 114851190 A 1.面向低频驱控一体的机 械臂轨迹规划方法， 其特 征在于， 其包括以下步骤： S1， 获取机 械臂运动路径的起 点和终点的关节空间坐标及期望的运动总时长； S2， 对机械臂进行运动学建模以计算出笛卡尔空间坐标信息， 并根据设定生成机械臂 的运动轨 迹； S3， 采用二分法在起点和终点之间进行迭代插补得到符合要求的路径点集合并进行运 动学规划， 插补至与终点重合 为止； S4， 根据运动学规划结果在关节空间内生成实时轨 迹曲线。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤S2包括以下步骤： 在笛卡尔空间中， 在机 械臂各关节处固定三维坐标系； 采用D‑H齐次变换矩阵构建机 械臂相邻两个连 杆间的空间关系； 对得到的D ‑H齐次变换矩阵进行矩阵变换后得到正 运动学模型； 对得到的正运动学模型进行正运动学解算， 计算出起点和终点的笛卡尔空间位置并生 成运动轨 迹。 3.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤S3包括以下步骤： S31， 在运动 轨迹中获取多个采样点， 采样点与起点、 终点均为第一路径点， 相邻两个第 一路径点之间步长小于步长设定值； S32， 从起 点开始， 每相邻两个第一路径点在关节空间求 二分点； S33， 算出二分点的笛卡尔空间坐标并采用该坐标算出二分点的误差， 判断误差是否大 于设定值， 如果误差不大于 设定值， 则保留当前二分点为关节空间中的第二路径点； 如果误 差大于设定值， 则将当前二分点作为二分区间右端点且左端点不变重新计算二分点直至误 差不大于设定值； S34， 路径点集合中包含第一路径点和第二路径点， 判断路径点集合的路径点是否达到 设定数量， 若 未达到设定数量， 则返回步骤S 32； 若达到 设定数量， 则对路径 点集合进 行运动 学规划； S35， 判断是否与终点重合， 若未重合， 则返回步骤S32， 若重合， 则结束插补。 4.如权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述 运动学规划的过程 为： 路径点集合中的n个路径点在关节空间分别记为xi： x1,x2,x3...xn； 路径点之间的长度记为 li： l1,l2,l3...ln‑1； 每段的平均速度记为vi： v1,v2,v3...vn‑1； 加速度记为ai： a1,a2,a3...an‑2； 每段的设定运动时间ti＝(li/l)*t， t为 运动总时长， l 为总长度； 每段间的过渡段用时tbi： tb1， tb2， tb3…tb(n‑2)； 其中a为已设定的关节最大加速度； 如果2tbi≤ti， 则过渡段插补成立； 反之则需要设定时间ti乘以放大因子增加时长来补 足时间；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114851190 A 2得到关节空间中的抛物线公式： 5.如权利要求3所述的方法， 其特征在于， 在步骤S34中， 进行了运动学规划之后， 路径 点集合中最后一个路径点的速度、 加速度保留至下一次迭代的运动学规划中使用。 6.如权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 路径点 集合的路径点设定数量 不少于5。 7.如权利要求3所述的方法， 其特征在于， 二分点的误差为所计算出二分点的笛卡尔空 间坐标到当前相邻两个第一路径点之间直线段的笛卡尔空间距离 。 8.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 处理器； 以及 存储器， 所述存储器上存储有计算机可读指令， 所述计算机可读指令被所述处理器执 行时实现根据权利要求1至7中任一项所述的方法。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被 处理器执行时实现根据权利要求1至7中任一项所述的方法。 10.面向低频驱控一体的机械臂轨迹规划系统， 其特征在于， 其包括低频开发板、 驱控 一体设备及机械臂， 所述驱控一体设备分别电连接低频开发板和机械臂， 所述低频开发板 用于向驱控一体设备发出控制指令以驱使机械臂 运动， 所述低频开 发板中写入有计算机指 令， 所述计算机指令用于实现根据权利要求1至7中任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114851190 A 3