CN110377065A - 速度控制方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种速度控制方法、装置及计算机可读存储介质，涉及计算机技术领域。本公开能够在目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的加加速度绝对值J_B，并控制目标以J_B、0或‑J_B为加加速度从起点经过最短时间运动至终点，使得目标以零加速度以及指定的运动速度到达终点。从而在起点至终点距离较短的情况下，也能够实时规划目标的运动状态，使目标的加速度运动曲线连续、速度运动曲线光滑，保证了目标在运动过程中的平稳性。

Description

速度控制方法、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种速度控制方法、装置、及计算机可读存储介质。

背景技术

随着工业机器人在搬运、喷釉、弧焊等方面的广泛应用，市场对机器人速度、加速度、以及运动平稳性都提出越来越高的要求。机器人在运动过程中要尽量避免位置、速度和加速度的突变。位置、速度或加速度突变会导致运动不平稳，从而产生对机械关节的冲击磨损，因为突变的运动需要无穷大的动力实现，需要电机输出很大扭矩。因此，有机械冲击的运动对机器人电机甚至整个机器人控制***都会造成损伤。另一方面，由于速度规划模型误差、机器人传感器误差、速度规划模型计算误差和实际场景中的某些突发因素，都可能导致移动机器人不能按照预先给定的速度规划(即离线速度规划)对伺服下达相应指令。因此，实时地进行速度规划(即在线速度规划)更能满足实际应用要求。由此可见，速度规划是工业机器人的关键技术，机器人运动的平稳性、实时控制性是评价机器人运动性能的重要技术指标。

发明内容

本发明解决的一个技术问题是，在起点至终点距离较短的情况下，如何实时规划目标的运动状态，使目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发、以零加速度以及指定的运动速度到达终点，并使目标运动过程中加速度运动曲线连续、速度运动曲线光滑，从而保证目标在运动过程中的平稳性。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种速度控制方法，包括：在目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的加加速度绝对值J_B；控制目标以J_B、0或-J_B为加加速度从起点经过最短时间运动至终点，使得目标以零加速度以及指定的运动速度到达终点。

在一些实施例中，在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；控制目标从起点以-J_B1为加加速度加速至再以J_B1、0或-J_B1为加加速度减速至终点速度v_e。

在一些实施例中，在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；控制目标从起点以J_B1、0或-J_B1为加加速度加速至终点速度v_e。

在一些实施例中，若其中a_B表示目标的最大限制加速度的绝对值，则控制目标在第一预设时间内以-J_B1进行减加速，在第二预设时间内以-J_B1进行加减速，在第三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第四时间内以J_B1进行减减速；若则控制目标在第五预设时间内以-J_B1进行减加速，在第六预设时间内以-J_B1进行加减速，在第七预设时间内以J_B1进行减减速。

在一些实施例中，若则控制目标在第八预设时间内以J_B1进行加加速，在第九预设时间内以-J_B1进行减加速；若则控制目标在第十预设时间内以J_B1进行加加速，在第十一预设时间内以a_B进行匀加速，在第十二预设时间内以-J_B1进行减加速。

在一些实施例中，在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；控制目标从起点以J_B2加加速度减速至再以J_B2、0或-J_B2为加加速度加速至终点速度v_e。

在一些实施例中，在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；控制目标从起点以J_B2、0或-J_B2为加加速度减速至终点速度v_e。

在一些实施例中，若则控制目标在第十三预设时间内以J_B2进行减减速，在第十四预设时间内以J_B2进行加加速，在第十五预设时间内以a_B进行匀加速，在第十六预设时间内以-J_B2进行减加速；若则控制目标在第十七预设时间内以J_B2进行减减速，在第十八预设时间内以J_B2进行加加速，在第十九预设时间内以-J_B2进行减加速。

在一些实施例中，若则控制目标在第二十预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十一预设时间内以J_B2进行减减速；若则控制目标在第二十二预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第二十四预设时间内以J_B2进行减减速。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种速度控制装置，包括：加加速度确定模块，被配置为在目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的加加速度绝对值J_B；运动控制模块，被配置为控制目标以J_B、0或-J_B为加加速度从起点经过最短时间运动至终点，使得目标以零加速度以及指定的运动速度到达终点。

在一些实施例中，加加速度确定模块被配置为：在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；运动控制模块被配置为：控制目标从起点以-J_B1为加加速度加速至再以J_B1、0或-J_B1为加加速度减速至终点速度v_e。

在一些实施例中，加加速度确定模块被配置为：在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；运动控制模块被配置为：控制目标从起点以J_B1、0或-J_B1为加加速度加速至终点速度v_e。

在一些实施例中，运动控制模块被配置为：若其中a_B表示目标的最大限制加速度的绝对值，则控制目标在第一预设时间内以-J_B1进行减加速，在第二预设时间内以-J_B1进行加减速，在第三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第四时间内以J_B1进行减减速；若则控制目标在第五预设时间内以-J_B1进行减加速，在第六预设时间内以-J_B1进行加减速，在第七预设时间内以J_B1进行减减速。

在一些实施例中，运动控制模块被配置为：若则控制目标在第八预设时间内以J_B1进行加加速，在第九预设时间内以-J_B1进行减加速；若则控制目标在第十预设时间内以J_B1进行加加速，在第十一预设时间内以a_B进行匀加速，在第十二预设时间内以-J_B1进行减加速。

在一些实施例中，加加速度确定模块被配置为：在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；运动控制模块被配置为：控制目标从起点以J_B2加加速度减速至再以J_B2、0或-J_B2为加加速度加速至终点速度v_e。

在一些实施例中，加加速度确定模块被配置为：在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；运动控制模块被配置为：控制目标从起点以J_B2、0或-J_B2为加加速度减速至终点速度v_e。

在一些实施例中，运动控制模块被配置为：若则控制目标在第十三预设时间内以J_B2进行减减速，在第十四预设时间内以J_B2进行加加速，在第十五预设时间内以a_B进行匀加速，在第十六预设时间内以-J_B2进行减加速；若则控制目标在第十七预设时间内以J_B2进行减减速，在第十八预设时间内以J_B2进行加加速，在第十九预设时间内以-J_B2进行减加速。

在一些实施例中，运动控制模块被配置为：若则控制目标在第二十预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十一预设时间内以J_B2进行减减速；若则控制目标在第二十二预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第二十四预设时间内以J_B2进行减减速。

根据本发明实施例的又一个方面，提供了另一种速度控制装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行如前的速度控制方法。

根据本发明实施例的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如前述的速度控制方法。

本公开能够在起点至终点距离较短的情况下，实时规划目标的运动状态，使目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发、以零加速度以及指定的运动速度到达终点，并使目标运动过程中加速度运动曲线连续、速度运动曲线光滑，从而保证目标在运动过程中的平稳性。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了S型速度曲线的加速度曲线示意图。

图2A示出了第一种加速的加速度曲线。

图2B示出了第二种加速的加速度曲线。

图2C示出了第三种加速的加速度曲线。

图3A示出了第一种减速的加速度曲线。

图3B示出了第二种减速的加速度曲线。

图3C示出了第三种减速的加速度曲线。

图4A示出了情况3a)的加速度曲线。

图4B示出了情况3b)的加速度曲线。

图4C示出了情况3c)的加速度曲线。

图4D示出了情况3d)的加速度曲线。

图5A示出了情况5a)的加速度曲线。

图5B示出了情况5b)的加速度曲线。

图5C示出了情况5c)的加速度曲线。

图5D示出了情况5d)的加速度曲线。

图6示出了本发明一个实施例的速度控制装置的结构示意图。

图7示出了本发明另一个实施例的速度控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人研究发现，现有的速度规划方案主要有两种。

一种是梯形速度规划曲线。该速度曲线的特点是加速和减速过程中，加速度绝对值都是人为设定的常数值。然而，梯形速度曲线平稳性较差。梯形速度曲线所对应的加速度曲线为阶梯型，在加速度的跳变处会产生脉冲形式的加速度变化率，会给正在运行的机器人带来冲击，缩短机器人设备的使用寿命。

另一种是S型速度曲线。S型速度曲线能够对加速度的变化率进行控制。S型速度曲线的加速度曲线是连续的，并且在速度衔接处光滑过渡，因此S型速度曲线是一种能限制角速度跳变的速度控制方法。然而，现有的所有S型速度曲线规划方案，基于的假设条件是起点至重点的路程较大，因此在一定程度上限制了S型速度曲线规划方案的应用范围。本公开在下文中将上述假设条件成立的情形称之为正常情况，不成立的情形称之为紧急情况。

针对紧急情况对应的问题，发明人提出了一种速度控制方法，能够使得起点至重点的路程较小时也能应用S型速度曲线规划方案。下面进行详细描述。

首先建立模型对该技术问题进行分析。设自动导引运输车(Automated GuidedVehicle,AGV)初始位置O点出发，沿直线OE运行到终点E点。存在以下前提条件：

1)在O点处的加速度为a₀速度为v₀，在E点处的加速度为0，速度为v_e；

2)AGV最大限制加速度和最大限制速度分别为a_B和v_B；AGV在运行中实际达到的最大加速度和最大速度分别为a_m和v_m；

3)Jerk因子的最大限制绝对值为J_MaxB；运行过程中，Jerk因子仅在-J,0,J中取值；除非在紧急情况下，Jerk因子在-J_B,0,J_B中取值，且J≤J_B≤J_MaxB；

4)点O到点E的距离为S_OE。

问题是：在目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的加加速度绝对值J_B，控制目标以J_B、0或-J_B为加加速度从起点经过最短时间运动至终点，使得目标以零加速度以及指定的运动速度到达终点。

图1示出了S型速度曲线的加速度曲线示意图。该曲线由八段组成：

第一段，加速度为负方向，加速度绝对值逐渐减小，并在T₁时刻为零；

第二段，加速度为正方向，加速度绝对值逐渐增大，并在T₂时刻达到最大加速度a_m；

第三段，加速度为正方向，并在T₂至T₃时间段小车以最大加速度a_m加速(最大加速度a_m可能等于最大限制加速度a_B)；

第四段，加速度为正方向，加速度绝对值逐渐减小，并在T₄时刻为零；

第五段，加速度为零，并在T₄至T₅时间段小车以最大限制速度v_B匀速前进；

第六段，加速度为负方向，加速度绝对值逐渐增大，并在T₆时刻达到负方向最大加速度a_m；

第七段，加速度为负方向，并在T₆至T₇时间段小车以负方向最大限制加速度a_m减速(最大加速度a_m可能等于最大限制加速度a_B)；

第八段，加速度为负方向，加速度绝对值逐渐减小，并在T₈时刻为零。

下面考虑三种基本的加速和三种基本的减速。AGV在整个运动中的加速度曲线都可由这六种基本情形和加速度等于零组成。设AGV从临时起点bt(begin point)采用六种基本情形运动到临时终点et(end point)。在临时起点bt处的加速度为a_bt,速度为v_bt,在临时终点et点处的加速度为0，速度为v_et。小车通过三种基本的加速从临时起点bt到临时终点et时的位移函数为S_ac(a_bt,v_bt,v_et,J_B)，S_ac1()表示小车经过一段加速过程运动至终点的路程计算函数，S_ac2()表示小车经过两段加速过程运动至终点的路程计算函数，S_ac3()表示小车经过三段加速过程运动至终点的路程计算函数，表示小车经过一段加速过程运动至终点的加速时间，表示小车经过两段加速过程运动至终点的加速时间，表示小车经过三段加速过程运动至终点的加速时间。小车通过三种基本的减速从临时起点bt到临时终点et时的位移函数为S_de(a_bt,v_bt,v_et,J_B)，S_de1()表示小车经过一段减速过程运动至终点的路程计算函数，S_de2()表示小车经过两段减速过程运动至终点的路程计算函数，S_de3()表示小车经过三段减速过程运动至终点的路程计算函数，表示小车经过一段减速过程运动至终点的减速时间，表示小车经过两段减速过程运动至终点的减速时间，表示小车经过三段减速过程运动至终点的减速时间。需要说明的是，T₁至T₈、至这些时间在后文中都是可变的物理量，具体数值应当在不同条件下利用相应的公式进行计算。

1)三种基本的加速

图2A示出了第一种加速的加速度曲线。

当时，此时加速时间为AGV的位移是

图2B示出了第二种加速的加速度曲线。

当时，第二种加速。此时加速时间分为两段，AGV的位移是

图2C示出了第三种加速的加速度曲线。

当时，第三种加速。此时加速时间分为三段，加速时间分别为：AGV的位移是

由以上分析可以得出小车的加速距离计算公式如下：

2)三种基本的减速

图3A示出了第一种减速的加速度曲线。

当时，第一种减速。此时减速时间为AGV的位移是

图3B示出了第二种减速的加速度曲线。

当时，第二种减速。此时减速时间分为两段AGV的位移是

图3C示出了第三种减速的加速度曲线。

当时，第三种减速。此时减速时间分为三段AGV的位移是

由以上分析可以得出小车的减速距离计算公式如下：

3)路程的临界值

记短路径的临界值分别a₀≥0时，短路径临界值的计算公式为：

a₀<0时，短路径临界值的计算公式为：

现有技术对于不成立时，没有给出速度规划方案。下面分析当不成立时，如何进行速度规划。本领域技术人员应理解，即便不成立，仍需要满足如果不成立，那么客观上将无法实现以任意的初始加速度及初始速度从起点出发、以零加速度以及指定的运动速度到达终点，并使目标运动过程中加速度运动曲线连续、速度运动曲线光滑。在不成立的极端情况下，可以令J_B＝J_MaxB，使得小车通过终点时的运动状态尽量逼近于零加速度以及指定的运动速度。

第一步，判断a₀的大小。若a₀≥0，进入第二步；否则a₀<0，进入第四步。

第二步，在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1。具体算法举例如下：

2a)令J1＝J_B，J2＝J_MaxB，并选取阈值ε₁；

2b)计算

2c)采用二分法重新确定J_B：若则令J1＝J1，J2＝J3，返回步骤2b)；若则令J1＝J3，J2＝J2，返回步骤2b)；若则二分法结束，重置J_B＝J3并进入第三步。

第三步，控制目标从起点以-J_B1为加加速度加速至再以J_B1、0或-J_B1为加加速度减速至终点速度v_e。具体情况举例如下：

3a)图4A示出了情况3a)的加速度曲线。如图4A所示，若则控制目标在第一预设时间内以-J_B1进行减加速，在第二预设时间内以-J_B1进行加减速，在第三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第四时间内以J_B1进行减减速。即：其中，T₄为第一预设时间，T₄至T₆为第二预设时间，T₆至T₇为第三预设时间，T₇至T₈为第四预设时间。这里采用第一种加速情形时的加速时间计算公式来确定，分别采用第三种减速情形时的减速时间计算公式来确定，然后进入第六步。若3a)不成立，则进入3b)。

3b)图4B示出了情况3b)的加速度曲线。如图4B所示，若则控制目标在第五预设时间内以-J_B1进行减加速，在第六预设时间内以-J_B1进行加减速，在第七预设时间内以J_B1进行减减速。即：其中，T₄为第五预设时间，T₄至T₆为第六预设时间，T₆至T₈为第七预设时间。这里采用第一种加速情形时的加速时间计算公式来确定，分别采用第二种减速情形时的减速时间计算公式来确定，然后进入第十步。若3b)不成立，然后进入3c)。

本领域技术人员应理解，在步骤3a)以及3b)中，满足T₁＝0,T₃＝T₂＝T₁,T₅＝T₄。

在第三步中，还可能控制目标从起点以J_B1、0或-J_B1为加加速度加速至终点速度v_e。具体情况举例如下：

3c)图4C示出了情况3c)的加速度曲线。如图4C所示，若则控制目标在第八预设时间内以J_B1进行加加速，在第九预设时间内以-J_B1进行减加速。即：其中，T₂为第八预设时间，T₂至T₄为第九预设时间。这里分别采用第二种加速情形时的加速时间计算公式来确定，然后进入第十步。若3c)不成立，进入3d)。

3d)图4D示出了情况3d)的加速度曲线。如图4D所示，若则控制目标在第十预设时间内以J_B1进行加加速，在第十一预设时间内以a_B进行匀加速，在第十二预设时间内以-J_B1进行减加速。即：其中，T₂为第十预设时间，T₂至T₃为第十一预设时间，T₃至T₄为第十二预设时间。这里分别采用第三种加速情形时的加速时间计算公式来确定，然后进入第十步。

第四步，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2。具体算法举例如下：

4a)令J1＝J_B，J2＝J_MaxB，并选取阈值ε₂；

4b)计算

4c)采用二分法重新确定J_B：若则令J1＝J1，J2＝J3，返回步骤4b)；若则令J1＝J3，J2＝J2，返回步骤4b)；若则二分法结束，重置J_B＝J3并进入第五步。

第五步，控制目标从起点以J_B2加加速度减速至再以J_B2、0或-J_B2为加加速度加速至终点速度v_e。

具体情况举例如下：

5a)图5A示出了情况5a)的加速度曲线。如图5A所示，若则控制目标在第十三预设时间内以J_B2进行减减速，在第十四预设时间内以J_B2进行加加速，在第十五预设时间内以a_B进行匀加速，在第十六预设时间内以-J_B2进行减加速。即：其中，T₁为第十三预设时间，T₁至T₂为第十四预设时间，T₂至T₃为第十五预设时间，T₃至T₄为第十六预设时间。这里采用第一种减速情形时的加速时间计算公式来确定，分别采用第三种加速情形时的减速时间计算公式来确定，然后进入第六步。若5a)不成立，则进入5b)。

5b)图5B示出了情况5b)的加速度曲线。如图5B所示，若则控制目标在第十七预设时间内以J_B2进行减减速，在第十八预设时间内以J_B2进行加加速，在第十九预设时间内以-J_B2进行减加速。即：其中，T₁为第十七预设时间，T₁至T₂为第十八预设时间，T₂至T₄为第十九预设时间。这里采用第一种减速情形时的加速时间计算公式来确定，分别采用第二种减速情形时的减速时间计算公式来确定，然后进入第六步。若5b)不成立，然后进入5c)。

在第五步中，还可能控制目标从起点以J_B2、0或-J_B2为加加速度减速至终点速度v_e。具体情况举例如下：

5c)图5C示出了情况5c)的加速度曲线。如图5C所示，若则控制目标在第二十预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十一预设时间内以J_B2进行减减速。即：其中，T₆为第二十预设时间，T₆至T₈为第二十一预设时间。这里分别采用第二种减速情形时的加速时间计算公式来确定，然后进入第六步。若5c)不成立，进入5d)。

5d)图5D示出了情况5d)的加速度曲线。如图5D所示，若则控制目标在第二十二预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第二十四预设时间内以J_B2进行减减速。即：其中，T₆为第二十二预设时间，T₆至T₇为第二十三预设时间，T₇至T₈为第二十四预设时间。这里分别采用第三种减速情形时的加速时间计算公式来确定，然后进入第六步。

第十步，输出加速度变化的时间间隔T_i,i＝1,2,...,8，算法结束。

进一步的，在实际应用当中，AGV最大限制加速度a_B和最大限制速度v_B也是可以由工作人员进行预先设置的。当然，设置a_B时应满足a_B不大于a_BMax，v_B不大于v_BMax，其中a_BMax是AGV客观上能达到的最大限制加速度，v_BMax是AGV客观上能达到的最大限制速度。

相关的S型速度曲线还基于如下假设进行速度规划：

(1)若a₀≥0，则

(2)若a₀<0，则

(3)|a_m|≤a_B，|v_m|≤v_B。

当出现紧急情况时，上述假设(1)、(2)、(3)可能不成立。此时，进一步的，本实施例可以进行第零步的紧急处理。

第零步，重置a_B＝max{a_B,|a₀|}，v_e＝sgn(v_e)·min{v_B,|v_e|}，其中sgn(·)是符号函数。

这样一来，上述假设(1)、(2)、(3)不成立时，也可以进行速度规划，达到相应的技术效果。

上述实施例提出了一种S型速度曲线的速度规划方法，能够在起点至终点距离较短的情况下(或称紧急情况)，实时规划目标的运动状态，使目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发、以零加速度以及指定的运动速度到达终点，并使目标运动过程中加速度运动曲线连续、速度运动曲线光滑，从而保证目标在运动过程中的平稳性。本实施例拓展了S型速度规划的应用范围，使得其不仅能保证机器人在运动过程中平稳无冲击运行，还能应对实际应用中所面临的各种突发状况。

下面结合图6描述本发明一个实施例的速度控制装置。

图6示出了本发明一个实施例的速度控制装置的结构示意图。如图6所示，本实施例中的速度控制装置60包括：

加加速度确定模块602，被配置为在目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的加加速度绝对值J_B；

运动控制模块604，被配置为控制目标以J_B、0或-J_B为加加速度从起点经过最短时间运动至终点，使得目标以零加速度以及指定的运动速度到达终点。

在一些实施例中，加加速度确定模块602被配置为：在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；运动控制模块604被配置为：控制目标从起点以-J_B1为加加速度加速至再以J_B1、0或-J_B1为加加速度减速至终点速度v_e。

在一些实施例中，加加速度确定模块602被配置为：在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；运动控制模块604被配置为：控制目标从起点以J_B1、0或-J_B1为加加速度加速至终点速度v_e。

在一些实施例中，运动控制模块604被配置为：若其中a_B表示目标的最大限制加速度的绝对值，则控制目标在第一预设时间内以-J_B1进行减加速，在第二预设时间内以-J_B1进行加减速，在第三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第四时间内以J_B1进行减减速；若则控制目标在第五预设时间内以-J_B1进行减加速，在第六预设时间内以-J_B1进行加减速，在第七预设时间内以J_B1进行减减速。

在一些实施例中，运动控制模块604被配置为：若则控制目标在第八预设时间内以J_B1进行加加速，在第九预设时间内以-J_B1进行减加速；若则控制目标在第十预设时间内以J_B1进行加加速，在第十一预设时间内以a_B进行匀加速，在第十二预设时间内以-J_B1进行减加速。

在一些实施例中，加加速度确定模块602被配置为：在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；运动控制模块604被配置为：控制目标从起点以J_B2加加速度减速至再以J_B2、0或-J_B2为加加速度加速至终点速度v_e。

在一些实施例中，加加速度确定模块602被配置为：在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；运动控制模块604被配置为：控制目标从起点以J_B2、0或-J_B2为加加速度减速至终点速度v_e。

在一些实施例中，运动控制模块604被配置为：若则控制目标在第十三预设时间内以J_B2进行减减速，在第十四预设时间内以J_B2进行加加速，在第十五预设时间内以a_B进行匀加速，在第十六预设时间内以-J_B2进行减加速；若则控制目标在第十七预设时间内以J_B2进行减减速，在第十八预设时间内以J_B2进行加加速，在第十九预设时间内以-J_B2进行减加速。

在一些实施例中，运动控制模块604被配置为：若则控制目标在第二十预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十一预设时间内以J_B2进行减减速；若则控制目标在第二十二预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第二十四预设时间内以J_B2进行减减速。

上述实施例提出了一种S型速度曲线的速度规划方法，能够在起点至终点距离较短的情况下(或称紧急情况)，实时规划目标的运动状态，使目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发、以零加速度以及指定的运动速度到达终点，并使目标运动过程中加速度运动曲线连续、速度运动曲线光滑，从而保证目标在运动过程中的平稳性。本实施例拓展了S型速度规划的应用范围，使得其不仅能保证机器人在运动过程中平稳无冲击运行，还能应对实际应用中所面临的各种突发状况。

图7示出了本发明另一个实施例的速度控制装置的结构示意图。如图7所示，该实施例的速度控制装置70包括：存储器710以及耦接至该存储器710的处理器720，处理器720被配置为基于存储在存储器710中的指令，执行前述任意一个实施例中的速度控制方法。

其中，存储器710例如可以包括***存储器、固定非易失性存储介质等。***存储器例如存储有操作***、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。

一种速度控制装置70还可以包括输入输出接口730、网络接口740、存储接口750等。这些接口730，740，750以及存储器710和处理器720之间例如可以通过总线760连接。其中，输入输出接口730为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口740为各种联网设备提供连接接口。存储接口740为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。

本发明还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现前述任意一个实施例中的速度控制方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种速度控制方法，包括：

在目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的加加速度绝对值J_B；

控制目标以J_B、0或-J_B为加加速度从起点经过最短时间运动至终点，使得目标以零加速度以及指定的运动速度到达终点。

2.如权利要求1所述的速度控制方法，其中，在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；

控制目标从起点以-J_B1为加加速度加速至再以J_B1、0或-J_B1为加加速度减速至终点速度v_e。

3.如权利要求1所述的速度控制方法，其中，在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；

控制目标从起点以J_B1、0或-J_B1为加加速度加速至终点速度v_e。

4.如权利要求2所述的速度控制方法，其中，

若其中a_B表示目标的最大限制加速度的绝对值，则控制目标在第一预设时间内以-J_B1进行减加速，在第二预设时间内以-J_B1进行加减速，在第三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第四时间内以J_B1进行减减速；

若则控制目标在第五预设时间内以-J_B1进行减加速，在第六预设时间内以-J_B1进行加减速，在第七预设时间内以J_B1进行减减速。

5.如权利要求3所述的速度控制方法，其中，

若则控制目标在第八预设时间内以J_B1进行加加速，在第九预设时间内以-J_B1进行减加速；

若则控制目标在第十预设时间内以J_B1进行加加速，在第十一预设时间内以a_B进行匀加速，在第十二预设时间内以-J_B1进行减加速。

6.如权利要求1所述的速度控制方法，其中，在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；

控制目标从起点以J_B2加加速度减速至再以J_B2、0或-J_B2为加加速度加速至终点速度v_e。

7.如权利要求1所述的速度控制方法，其中，在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；

控制目标从起点以J_B2、0或-J_B2为加加速度减速至终点速度v_e。

8.如权利要求6所述的速度控制方法，其中，

若则控制目标在第十三预设时间内以J_B2进行减减速，在第十四预设时间内以J_B2进行加加速，在第十五预设时间内以a_B进行匀加速，在第十六预设时间内以-J_B2进行减加速；

若则控制目标在第十七预设时间内以J_B2进行减减速，在第十八预设时间内以J_B2进行加加速，在第十九预设时间内以-J_B2进行减加速。

9.如权利要求7所述的速度控制方法，其中，

若则控制目标在第二十预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十一预设时间内以J_B2进行减减速；

若则控制目标在第二十二预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第二十四预设时间内以J_B2进行减减速。

10.一种速度控制装置，包括：

加加速度确定模块，被配置为在目标以任意的初始加速度及初始速度从起点出发的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的加加速度绝对值J_B；

运动控制模块，被配置为控制目标以J_B、0或-J_B为加加速度从起点经过最短时间运动至终点，使得目标以零加速度以及指定的运动速度到达终点。

11.如权利要求10所述的速度控制装置，其中，

所述加加速度确定模块被配置为：在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；

所述运动控制模块被配置为：控制目标从起点以-J_B1为加加速度加速至再以J_B1、0或-J_B1为加加速度减速至终点速度v_e。

12.如权利要求10所述的速度控制装置，其中，

所述加加速度确定模块被配置为：在目标的初始加速度a₀不小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第一加加速度绝对值J_B1；

所述运动控制模块被配置为：控制目标从起点以J_B1、0或-J_B1为加加速度加速至终点速度v_e。

13.如权利要求11所述的速度控制装置，其中，所述运动控制模块被配置为：

若其中a_B表示目标的最大限制加速度的绝对值，则控制目标在第一预设时间内以-J_B1进行减加速，在第二预设时间内以-J_B1进行加减速，在第三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第四时间内以J_B1进行减减速；

若则控制目标在第五预设时间内以-J_B1进行减加速，在第六预设时间内以-J_B1进行加减速，在第七预设时间内以J_B1进行减减速。

14.如权利要求12所述的速度控制装置，其中，所述运动控制模块被配置为：

若则控制目标在第八预设时间内以J_B1进行加加速，在第九预设时间内以-J_B1进行减加速；

若则控制目标在第十预设时间内以J_B1进行加加速，在第十一预设时间内以a_B进行匀加速，在第十二预设时间内以-J_B1进行减加速。

15.如权利要求10所述的速度控制装置，其中，

所述加加速度确定模块被配置为：在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；

所述运动控制模块被配置为：控制目标从起点以J_B2加加速度减速至再以J_B2、0或-J_B2为加加速度加速至终点速度v_e。

16.如权利要求10所述的速度控制装置，其中，

所述加加速度确定模块被配置为：在目标的初始加速度a₀小于零的情况下，利用起点至终点的路程重新确定目标的第二加加速度绝对值J_B2；

所述运动控制模块被配置为：控制目标从起点以J_B2、0或-J_B2为加加速度减速至终点速度v_e。

17.如权利要求15所s述的速度控制装置，其中，所述运动控制模块被配置为：

若则控制目标在第十三预设时间内以J_B2进行减减速，在第十四预设时间内以J_B2进行加加速，在第十五预设时间内以a_B进行匀加速，在第十六预设时间内以-J_B2进行减加速；

若则控制目标在第十七预设时间内以J_B2进行减减速，在第十八预设时间内以J_B2进行加加速，在第十九预设时间内以-J_B2进行减加速。

18.如权利要求16所述的速度控制装置，其中，所述运动控制模块被配置为：

若则控制目标在第二十预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十一预设时间内以J_B2进行减减速；

若则控制目标在第二十二预设时间内以-J_B2进行加减速，在第二十三预设时间内以-a_B进行匀减速，在第二十四预设时间内以J_B2进行减减速。

19.一种速度控制装置，包括：

存储器；以及

耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1至9中任一项所述的速度控制方法。

20.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的速度控制方法。