1.一种基于指数函数的SCARA机器人PTP轨迹规划方法,其特征是不仅具有连续平滑的速度、加速度和加加速度曲线,而且公式计算简单,规划方法只需设置两个参数:时间增益α和延时时间Td,即能够确定规划的轨迹;首先建立SCARA机器人运动学模型,然后根据目标位姿求取各关节位移,随后根据需要运动的关节空间位移求取延时时间Td;由执行器工作时的限制条件获取时间增益α,包括以下几步骤:(1)建立SCARA机器人运动学模型,根据SCARA机器人连杆关节之间关系参数,确定机器人D-H即Denavit-Hartenberg参数,求取机器人运动学正解和逆解的表达式;
设SCARA机器人空间坐标为(Px′Py′Pz),关节坐标为(θ1,θ2,d3,θ4),根据D-H参数方法求得机器人正解的表达式:
其中C12=cos(θ1+θ2),S12=sin(θ1+θ2),C1=cos(θ1),S1=sin(θ1),l1,l2分别为第一连杆和第二连杆长度;
机器人的逆解表达式为:
其中
d3=-Pz
θ4的值直接由工件需要旋转多少角度直接确定;
(2)由传感器获取目标在笛卡尔坐标系下坐标,经过机器人运动学逆解求取SCARA机器人各关节需要运动的位移Si(i=1,2,3,4);
各关节的位移分别为:
(3)根据求得各关节的位移确定各关节轨迹延时时间Tdi(i=1,2,3,4);
其中 为第i关节运行时的最大速度;
(4)获取SCARA机器人运动时的各关节约束条件:最大速度Vmax,最大加速度Amax,最大加加速度Jmax,由约束条件确定各关节轨迹时间增益αi(i=1,2,3,4);
其中 表示第i关节的最大速度, 表示第i关节的最大加速度, 表示第i关节的最大加加速度;
(5)根据获得的各关节轨迹延时时间Tdi(i=1,2,3,4)和时间增益αi(i=1,2,3,4),确定各关节速度轨迹表达式Vi(t)(i=1,2,3,4),其中t表示时间;
各关节速度轨迹为:
vi(t)=f(t)-f(t-Tdi)H(t-Tdi)其中,
ui=αit