(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210793444.X (22)申请日 2022.07.05 (71)申请人 北京派和科技股份有限公司 地址 100083 北京市海淀区清华大 学学研 大厦B901 (72)发明人 苏宗帅　刘炳辉　张淑兰　 (74)专利代理 机构 北京头头知识产权代理有限 公司 11729 专利代理师 白芳仿　刘锋 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种适用于高速机构的非对称S形位移曲线 设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种适用于高速机构的非对 称S形位移曲线设计方法， 属于位移曲线设计技 术领域， 所述方法包括： 对曲线进行时间分段； 对 时域全域上的加速度曲线进行构造， 得到加速度 分段函数； 依次积分得到速度分段函数和位移分 段函数； 在当前计算的位移最大值与设计的目标 位移最大值之差小于允许的最大位移误差时， 计 算加速度与速度的乘积， 并求解绝对值最大值； 寻优多次后， 在加速度与速度的乘积的绝对值最 大值中选取最小者， 获取相应的位移分段函数； 对位移分段函数进行无因次化处理。 本发明能够 在曲线起始段实现快速加速， 并且能够消除高速 机构中力的突变 。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 115146467 A 2022.10.04 CN 115146467 A 1.一种适用于高速 机构的非对称S形位移曲线设计方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1： 对高速往复运动中的曲线 进行时间分段； 步骤2： 根据工况实际需求， 确定各段加加速度及减加速度曲线分别对应的多项式的阶 数； 步骤3： 设定优化次数i ＝1； 步骤4： 确定恒定加速度段的加速度取值； 步骤5： 利用两端导数甚至高阶导数为0的单调高阶多项式曲线对高速往 复运动中的加 加速度段与减加速度段进 行加速度曲线构 造， 使加加速度段与减加速度段两端的至少一阶 导数为0； 步骤6： 对时域全域上的加速度曲线进行构造， 使加加速度 段、 恒定加速度 段、 减加速度 段各段在时域上 首尾相连， 得到加速度分段函数； 步骤7： 判断加速度分段函数是否连续， 在非连续处， 保证恒定加速度段的加速度大小 不变， 通过调整系数使加加速度段与减加速度段的两端与恒定加速度段的两端对应的值相 等； 步骤8： 对加速度分段函数进行积分， 得到高速往复运动的速度分段函数， 同时为保证 速度分段函数的连续 性， 需对低阶系数及常数项 进行赋值； 步骤9： 对速度分段函数进行积分， 得到高速往复运动的位移分段函数， 同时为保证位 移分段函数的连续 性， 需对低阶系数及常数项 进行赋值； 步骤10： 判断当前计算的位移最大值与设计的目标位移最大值之差是否小于允许的最 大位移误差， 若否， 则更改恒定加速度段的加速度值并转至步骤4， 若是， 则执 行下一步骤； 步骤11： 计算加速度与速度的乘积， 并求 解该乘积的绝对值 最大值； 步骤12： 判断优化次数是否大于等于预设的寻优次数， 若否， 则更改时间分段及恒定加 速度段的加速度值， 优化次数i加1， 并转至步骤4， 若是， 则执 行下一步骤； 步骤13： 在加速度与速度的乘积的绝对值最大值中选取最小者， 获取相应的时间分段、 恒定加速度段的加速度值、 各段多项式系数， 并使用新参数重新计算加速度分段函数、 速度 分段函数、 位移分段函数； 步骤14： 对位移分段函数进行 无因次化处 理。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤6包括： 在位移的末端位置设置位移驻点， 即机构末端到达最大位移值时， 机构整体在较短时 间内保持位姿不变。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤8包括： 步骤81： 判断初始及位移末端速度是否为0， 若否， 则对加速度分段函数的峰值及各时 间节点的设置进行边界条件的求 解； 步骤82： 更改时间分段及 恒定加速度段的加速度值， 并转至步骤4。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤9包括： 步骤91： 判断初始位移是否为0， 位移末端是否为Smax， 若否， 则对加速度分段函数的峰 值及各时间节点的设置进行边界条件的求 解； 步骤92： 更改时间分段及 恒定加速度段的加速度值， 并转至步骤4。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤10包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115146467 A 2步骤101： 若当前计算的位移最大值小于设计的目标位移最大值， 且两者之差大于允许 的最大位移误差， 则增 加恒定加速度段的加速度值并转至步骤4。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤10包括： 步骤101’： 若当前计算的位移最大值大于设计的目标位移最大值， 且两者之差大于允 许的最大位移误差， 则减小恒定加速度段的加速度值并转至步骤4。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤14包括： 根据工况对位移分段函数进行缩放处 理。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115146467 A 3