基于双S形速度曲线的混联码垛机器人轨迹规划

张志松

(比特数控技术应用有限公司，河北 廊坊 065000)

0 引 言

伴随着“中国制造2025”概念的提出，国内迎来了工业机器人的发展热潮[1-2]。搬运码垛机器人以其高柔性工作能力、占地面积小、高效完成箱包装物品搬运的优势，在物流仓储领域得到广泛应用[3]。由于机器人对搬运与码垛的工作效率要求比较高，在工作过程中频繁地快速启动、停止，对机械结构的冲击和磨损很严重。因此，为了实现搬运机器人在码垛过程中快速、平稳的运动控制，这就需要研究出关于时间和空间比较复杂的位置、速度、加速度函数，以满足搬运码垛机器人的控制要求。

机器人轨迹规划描述了操作臂在笛卡尔空间和关节空间的运动曲线，其遵循的一个原则就是运动过程中避免速度及加速度突变，保持轨迹平稳平滑[4]。目前机器人关节空间轨迹规划方法大都用的是高阶多项式插值[5-7]、样条插值等方法[8-10]。

本文将通过对现有的轨迹曲线进行分析，设计出性能优越、符合要求的轨迹曲线，从而实现搬运码垛机器人高精度的实时运动控制。

1 码垛机器人运动学分析

根据码垛机器人实际工作需求，笔者在遵循机器人构型选择的基础上，设计了串—并混联式圆柱坐标构型码垛机器人，其构型如图1所示。

图1 混联式码垛机器人1—底座；2—腰座；3—水平直线单元；4—竖直直线单元；5—大臂连杆；6—后大臂；7—前大臂；8—转动铰链；9—小臂；10—腕部

该码垛机器人主要由腰部、后大臂、前大臂和腕部4部分组成，其中腰……