申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2022-11-15

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN115870974B

主分类号：B25J9/16

分类号：B25J9/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2023.04.18#实质审查的生效;2023.03.31#公开

摘要：本发明公开了一种基于余弦相似度比较的多轴运动系统时间最优轨迹规划方法，此方法先将获取的任务轨迹转化成参数路径轨迹，然后设置离散步长组，以将参数路径轨迹进行离散化；再依次计算时间最优轨迹规划，并对轨迹进行相似度比较，直到相似度比较结果大于相似度阈值；接着对后结轨迹进行插值，并判断加速度是否超过插值轨迹加速度限制；基于判断结果，先择不超限的轨迹，计算得到每个时刻各个轴的角位移；最后将各轴角位移转换为控制指令脉冲信号。本发明减少了时间最优轨迹的时间与轨迹规划的计算时间，得到了更平滑的时间最优轨迹。

主权项：1.基于余弦相似度比较的多轴运动系统时间最优轨迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、获取任务轨迹，并将任务轨迹转化为参数路径轨迹；S2、设置离散步长组DSLn＝0.12nm，相似度阈值为X，插值轨迹加速度限制为Y，其中，m为单位米，n＝0，1，2，…，10；基于离散步长组对参数路径轨迹进行离散化；S3、对多轴运动系统进行动力学建模，再建立时间最优数学模型，计算出相平面最大速度限制曲线，利用类数值积分算法，计算时间最优轨迹；S4、对时间最优轨迹进行相似度比较，是在利用类数值积分时间最优轨迹规划算法进行轨迹规划后，利用余弦相似度比较算法，对相邻离散步长对应的相平面时间最优轨迹中的标量速度数据进行相似度比较，选取出相似度高的步长x；步骤S4的具体步骤如下：S41、对给定轨迹进行时间最优轨迹规划后，可得到数据集由两组一一对应的数据集组成，即标量位移数据集Ds和标量速度数据集其中，为相平面时间最优轨迹；对前后离散步长进行规划后分别得到D1s与D2s与根据前后离散化步长对应的标量位移数据集D1s与D2s之间的关系，将较大的离散步长对应的标量速度数据集运用直线插补方法，插补至与较小离散步长对应的标量速度数据集令标量速度数据集和标量速度数据集具有相同数据长度；S42、采用余弦相似度比较算法，度量两条时间最优轨迹相似度，假设相邻离散步长对应时间最优轨迹的速度数据集分别为Tra1与Tra2，经过上述直线插补处理后，Tra1与Tra2具有相同的维数，则其相似度为： 利用离散步长数据组0.12nm，对时间最优轨迹进行重新离散化，将相邻离散化步长对应的规划得到的时间最优轨迹，插补到相同数据长度后，即相同向量维数，运用式23进行余弦相似度比较，以得相似度比较结果x；S5、重复步骤S3-S4，直到相似度比较结果大于相似度阈值，即x＞X；S6、对后续轨迹进行插值，利用分段五次多项式对后续离散步长对应的轨迹进行插值，以计算得到后续轨迹的最大加速度y，并判断最大加速度y是否大于插值轨迹加速度限制Y；S7、若y＞Y，计算得到每个时刻各个轴的角位移；S8、将各轴角位移转换为控制指令脉冲信号。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 华南理工大学 基于余弦相似度比较的多轴运动系统时间最优轨迹规划方法

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