基于高阶非均匀有理 B 样条插补的多轴运动控制方法研究

来源：机械与电子杂志2022年第10期北京时间：

作者：张旭阳;鲁文其;鲍敏;王浩亮;潘国忠

单位：1. 浙江理工大学机械与自动控制学院,浙江 杭州 310018 ; 2. 江苏远东电机制造有限公司,江苏 泰州 225300 ; 3. 浙江禾川科技有限公司,浙江 杭州 311100

摘要：针对传统多轴运动控制系统在作业中存在轨迹转折处不平顺、加速度和加加速度切换不平滑产生变速冲击以及轨迹不能进行局部修改的问题,提出了一种基于高阶非均匀有理 B 样条插补的多轴运动控制算法。首先,构建五次非均匀有理 B 样条插补算法,对样条曲线数据进行预处理,根据非均匀有理 B 样条曲线反算出控制点并生成控制多边形;其次,利用 MATLAB 构建多轴机械臂和高阶非均匀有理 B 样条插补算法模型,通过给定型值点进行轨迹规划仿真。仿真结果表明:基于高阶非均匀有理 B 样条的多轴运动控制插补方法相对于低阶非均匀有理 B 样条曲线轨迹更圆滑,末端更能高效平稳地到达给定目标点;速度、加速度和加加速度的过渡更加平滑减少机械磨损,从而提高了运动的平稳性;并且该方法还能够对运动轨迹进行局部修改,提升了多轴运动控制的作业质量。

关键词：多轴运动控制;轨迹插补;高阶非均匀有理 B 样条;平滑性

基金资助：浙江省科技厅重点研发计划( 2022C01242 , 2021C01071 );国家自然科学基金资助项目( 51677172 )