CN119388446A 一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法及系統 （浙江理工大學）

一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規本發明公開了一種基于濾波器的機械臂加刀具與刀尖的光順誤差計算運動路徑轉角處的2通過數控文件獲取運動路徑，基于刀具與刀尖的光順誤差計算運通過所述運動路徑中相鄰的路徑點之間的差值、所述刀具與刀調整后的所述延遲時間常數設計對應刀具與刀尖的濾波器，通過所述濾波器計算運動曲基于關節空間與刀具運動空間的關系建立延遲時間常數與關節運2.根據權利要求1所述的一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法，其特征在;;3.根據權利要求2所述的一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法，其特征在3;T為刀尖的延遲時間常數，i=1,2,3；為刀具位置相鄰的路徑點坐標與pa之間的差值，O,=arccoso,·ol為4.根據權利要求2所述的一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法，其特征在;其中，原速度信號V(r)經過時域上的脈沖信號與FIR濾波器做卷積計算得到速度信號5.根據權利要求2所述的一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法，其特征在于，所述基于關節空間與刀具運動空間的關系建立延遲時間常數與關節運動約束的方程，6.根據權利要求5所述的一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法，其特征在;;和R代表末端坐標系繞軸的旋轉角度，R:代47.根據權利要求6所述的一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法，其特征在;;8.根據權利要求6所述的一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法，其特征在;其中，原位置信息L(t)經過時域上的脈沖信號與FIR濾波器做四次卷積計算得到位置9.一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃系統，應用權利要求1_8任一所述的一重疊時間計算模塊，基于數控文件獲取運動路徑，基于刀具濾波器構建模塊，通過所述運動路徑中相鄰的路徑點之間的差值運動約束模塊，基于所述運動曲線建立關節空間與所述運動空間的路徑更新模塊，基于預設的插補方程，結合更新后的延遲時間5[0004]目前常用的軌跡插補方法考慮采用高階連續曲線對離散的G01軌跡進行擬合法或慮在軌跡全局范圍或者局部范圍進行高階曲線的擬合或逼近。然后規劃刀具的運動速度、[0006]有鑒于此，本發明提供了一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法及系束以及所述重疊時間計算延遲時間常數，調整原延遲時間常數并同步刀具與刀尖的運動，基于關節空間與刀具運動空間的關系建立延遲時間常數與關節運動約束的方程，基于預設的插補方程，結合更新后的延遲時間常數與所述運動約束更新運動路6;;為刀具位置相鄰的路徑點坐標與pa之間的差值，O,=arccoso,·ol為7;;;其中，R:為機器人旋轉矩陣，R、R,和R代表末端坐標系繞軸的旋轉角度，;;8;其中，原位置信息L(t)經過時域上的脈沖信號與FIR濾波器做節空間約束更新所述延遲時間常數，再通過機械臂動力學得到機械臂關節空間的運動約圖3為本發明提供的高階FIR濾波器與2階圖7為本發明提供的基于動力學約束后的規劃與采用保守值的一般約束下的規劃9[0020]本發明實施例公開了一種基于濾波器的機械臂加工刀具路徑規劃方法，如圖1所基于關節空間與刀具運動空間的關系建立延遲時間常數與關節運動約束的方程，;;;;;與刀尖的延遲時間常數，i=1,2,3，和E。分別表示刀具與刀尖的光順誤差，和可以看出經過所提的三階FIR濾波器卷積計算所得到運動曲線更為平滑，且加加速度曲線;其中，、為刀具的延遲時間常數，、為刀尖的延遲時間常數，O,=arccoslo,·OI為刀尖方向相鄰的路徑點坐標0,與oa之間的角度，;其中，原速度信號V(r)經過時域上的脈沖信號與FIR濾波器做卷積計算得到速度;;;i;;[0030]對建立的摩擦力模型轉變為帶有線性化參數矩陣與非線性參數矩陣相乘的形式，;權最小二乘的算法辨識得到機械臂的動力學模識得到的參數集估計值，P和p'分別代表更新后與更新前的權重，代表歸一化處理其中，R:根據所選擇工作空間可以得到與刀具位置信息的關系，通過刀尖矢量與機器人旋轉矩陣R:可以得到機械臂末端歐拉角的關系：;;;為摩擦力力矩，表示環境力影響下的力矩，通過約束力矩得到關節的運動約束、;i和得到該段路徑下刀具的最大速度、加速度和;[0038]與切向約束下的延遲時間常數對比，進而得到關節空間約束;;0尖角加速度，、和分別代表機器人第i個關節處關節角位移對刀尖角位移的一[0039]在一個具體實施例中，通過機械臂關節約束后得到更新后的濾波器延遲時間常;;;;當不滿足T,之T;和時，調整加速度和加加速度的數值滿足;速度和加加速度的數值滿足不等式關系：;;其中，刀具位置運動時間為和刀尖方向運動時間為。;[0041]經過機械臂關節空間動力學約束后形成的插補點與機械臂關節運動保守值約束下形成的插補點對比見圖7，可以發現經過動力學辨識后得到的運動約束減小了刀具的運[0044]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發