一種碼垛機器人的避障方法
2023-07-07 05:12:26
專利名稱：一種碼垛機器人的避障方法
技術領域：
本發明屬於機器人技術領域，涉及ー種碼垛機器人的避障方法，具體地說，是指一種圓柱坐標式四自由度混聯碼垛機器人的自動避障方法。
背景技術：
碼垛機器人不僅提高產品的質量和勞動生產率，而且保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，同時對於節約原材料消耗以及降低生產成本也有著十分重要的意義。將エ業機器人技術應用於運輸エ業，使碼垛自動化，可以加快物流速度，獲得整齊一致的物垛，減少物料的破損和浪費。近年來，隨著我國機械自動化水平的不斷提高，碼垛機器人應用逐漸廣泛，並且已經形成了一種發展趨勢。關於碼垛機器人的相關文獻如下參考文獻[I]:張志強，臧冀原，負超.混聯碼垛機器人運動學分析及仿真[J].機械設計，2010，27 (11):47-51。參考文獻[2]:尹春娜.混聯碼垛機器人機構選型設計及最大工作空間分析[J].機電產品開發與創新，2011，24(1):18-20。參考文獻[3]:寧鳳燕，員超.MJR碼垛機器人機構設計與工作空間分析[A].機械技術史及機械設計.北京北京航空航天大學，2008 :177-182。參考文獻[4]:熊有倫，唐立新，丁漢.機器人技術基礎[M].武漢華中科技大學出版社，1996 :1-110。參考文獻[5]:餘曉明.四自由度碼垛機器人設計及其控制系統性能研究[D].四川西南交通大學，2008。參考文獻[6]:李偉光，許陽釗.搬運機器人的軌跡規劃[J].控制與檢測.2010，05 :83-85。參考文獻[7]:李傳龍，郭剛，朱海寧.四自由度混聯碼垛機器人運動學分析與仿真[J].中國製造業信息化，2011，40 (23)46-48。
發明內容
在碼垛機器人應用中，可能會有障礙物，本發明的目的是為了給圓柱坐標式四自由度混聯碼垛機器人提供一種避障的方法，以保證機器人在碼垛中安全的快速運動。碼垛機器人抓取箱式或袋式貨物，將這些貨物碼成預定垛型。根據垛型或障礙物的不同，碼垛機器人需儘可能快速的完成機器人動作，避免碰到障礙物。本發明提供的避障方法的特點是能夠根據障礙物的位置和大小自動規劃路徑，達到避開障礙物快速完成碼垛任務的目的。本發明提供的避障方法適用於圓柱坐標式四自由度混聯碼垛機器人在碼垛過程中避免碰撞的問題。所述的避障方法首先對碼垛機器人各個過程進行軌跡規劃，包括第一過程、第二過程、第三過程和第四過程，其中，第一過程是指碼垛機器人的腕部底面中心把貨物從傳送帶一固定位置抓取點S取下，到抓取點正上方一點Stl的過程；第二過程是指碼垛機器人的腕部底面中心從抓取點正上方一點Stl到放置點上方一點Ttl的過程；第三過程是指碼垛機器人的腕部底面中心從放置點上方一點Ttl到放置點T的過程；第四過程是指碼垛機器人的腕部底面中心從放置點T到抓取點S的過程。本發明中所述的避障方法是指在第ニ過程，如果有障礙，需要進行如下過程來實現當腰座作迴轉運動時，在xOy平面投影，所掃過區域為ー扇形，若此時障礙物不在此扇形區域內，則認為此時路徑無障礙，此時障礙物四個頂點的坐標(Xi，yi)需滿足
權利要求
1.一種碼垛機器人的避障方法，其特徵在於所述的避障方法針對碼垛機器人第二過程，即碼垛機器人的腕部底面中心從抓取點正上方一點Stl到放置點上方一點Ttl的過程，如果滿足公式(19)，同時滿足公式(14) (18)中的一個或者幾個，並且不滿足公式(10)，才能認定碼垛的路徑上有障礙物；其中，公式(19)如下
2.根據權利要求I所述的ー種碼垛機器人的避障方法，其特徵在於碼垛機器人碼垛經過四個過程第一過程是指碼垛機器人的腕部底面中心把貨物從傳送帶一固定位置抓取點S取下，到抓取點正上方一點Stl的過程；第二過程是指碼垛機器人的腕部底面中心從抓取點正上方一點Stl到放置點上方一點Ttl的過程；第三過程是指碼垛機器人的腕部底面中心從放置點上方一點Ttl到放置點T的過程；第四過程是指碼垛機器人的腕部底面中心從放置點T到抓取點S的過程。
3.根據權利要求I所述的ー種碼垛機器人的避障方法，其特徵在於在進行所述的避障方法前需要先算出機器人的正解和逆解，具體為 步驟ー算出機器人正解 在動坐標系O-xyz中，不考慮腕部旋轉時，碼垛機器人的自由度為2，當a，b，c，d長度ー定時，腕部與小臂的鉸接點F的運動規律僅取決於移動副原動件豎直導軌滑塊和水平導軌滑塊的運動規律，先在y=0平面內討論，在動坐標系O-xyz中分析F (xF, 0, zF)與zA, Xc之間的運動關係，關節坐標A(0,0, zA)，C(xc,0,0), B(xb,0, zb) , D(xd,0, zd) , E(xe,0, ze)，F (xF,0,zF)。角度a為AD與X軸正方向的夾角，@為DF與X軸負方向的夾角；長度CE為b，AD為a+b,BC為c,DF為c+d ;基坐標原點O。位於動坐標原點0偏右(I1,偏下d2的位置,腕部底面中心On位於F點偏右d3,偏下d4的位置，On點垂直向上方向為u軸,根據上述的幾何關係，有如下的方程成立
全文摘要
本發明公開了一種碼垛機器人的避障方法，屬於機器人技術領域。本發明提供的避障方法適用於圓柱坐標式四自由度混聯碼垛機器人在碼垛過程中避免碰撞的問題。所述的碼垛過程包括第一過程碼垛機器人的腕部底面中心把貨物從傳送帶一固定位置抓取點S到抓取點正上方一點S0；第二過程垛機器人的腕部底面中心從抓取點正上方一點S0到放置點上方一點T0，需要腰座轉動，水平滑塊以及豎直滑塊移動，同時這一過程需要判斷其所走路徑之內是否有障礙物，如果有需要進行避障處理；第三過程碼垛機器人的腕部底面中心從放置點上方一點T0到放置點T；第四過程碼垛機器人的腕部底面中心從放置點T到抓取點S。本發明的貨物碼垛避障方法適應性強，簡單易行。
文檔編號B25J9/16GK102773858SQ20121024772
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月17日 優先權日2012年7月17日
發明者吳秋龍, 季旭東, 陳友東 申請人:北京航空航天大學