基于Sigmoid函数的非对称式S型曲线机械臂加减速控制方法

机械臂广泛应用于制造、装配、搬运、码垛等方面,对提高生产力起着重要作用。为减小机械臂在运动过程中的振动和冲击,提高机械臂轨迹执行效率,提出一种非对称式S型曲线加减速控制方法。该方法通过在双段Sigmoid函数中插入直线段,构成加加速度连续的运动学曲线。通过粒子群算法进行参数优化求解,无需反复确认每个时间段的存在性即可求出非对称约束下的曲线参数,并分别在关节空间和笛卡尔空间采用时间同步和位移同步方法使机械臂的运动轨迹更加协调自然。结果表明,相同条件下提出的方法比三角函数方法轨迹执行效率更高且加加速度仅为三角函数方法的55%。与梯形加加速度曲线相比,采用提出的方法规划的运动轨迹可减少35.7%的残余振动,验证了该方法的有效性。

全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法研究

为减小运动控制系统在启动、停止、加速和减速运动阶段的振动和冲击,提出全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法。通过分析最大加速度、最大减速度和最大速度的可达性,规划出17种速度曲线类型;考虑在给定轨迹段长约束下,保证系统能够从起点速度运动到终点速度,提出基于给定轨迹段长约束的起点速度和终点速度可达性校验;在给定轨迹段长度小于系统从起点速度运动到终点速度所需最短轨迹段长的情况下,采用盛金公式修正起点速度和终点速度,推导并优化S型曲线加减速控制算法流程。在自主开发多轴运动控制器卡上,验证所提出的全类型非对称七段式S型曲线加减速控制算法。实验结果表明:在保证最大加速度、最大减速度和最大速度不超限情况下,该算法可规划出17种速度曲线类型;在给定轨迹段长度较短系统无法从起点速度运动到终点速度的情形下,该算法解决了起点速度和终点速度的可达性校验及修正问题。

自适应加加速度NURBS曲线前瞻插补算法研究

针对现有NURBS曲线直接插补算法在曲率变化较大的拐角处容易出现弓高误差超限现象,导致加工精度降低等问题。提出一种自适应加加速度NURBS曲线前瞻插补算法。该算法首先用弓高误差和法向加速度作为约束条件限制曲线各插补点的进给速度,并在曲率极大值处进行分段处理;然后,基于前瞻控制与非对称S型曲线加减速控制对分段点进给速度优化处理,并自适应修正加速与减速运动阶段的加加速度;最后,以调整后的参数进行加减速控制并进行插补输出。实验测试结果表明,该算法即使在曲率较大区域的弓高误差、加速度和加加速度也不会超出CNC系统的限制,并实现平滑运动和高精度的加工。