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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利基于多轴时序优化的空间点位运动协同规划方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120044874B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510170244.2，技术领域涉及：G05B19/19；该发明授权基于多轴时序优化的空间点位运动协同规划方法是由胡国庆;马建伟;李干;周子淇;赵一新设计研发完成，并于2025-02-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于多轴时序优化的空间点位运动协同规划方法在说明书摘要公布了：本发明属于工业机器人、多轴机械臂以及其他多自由度运动设备的运动规划技术领域，公开了一种基于多轴时序优化的空间点位运动协同规划方法。该方法首先基于外接矩形构建贴片设备的动静态空间模型，有效的描述设备的工作空间；其次，虑及取片到贴片位置边界约束规划无干涉运行轨迹，解析贴片设备在安全空间内的临界运动轨迹；然后，考虑运行的临界轨迹优化空间多轴运动时序；最后，规划多轴协同运动轨迹，实现运动效率的最大化，保证设备的安全性和稳定性。本发明所提出方法可减少多轴间的冲突和等待时间，为多轴运动设备的高效应用提供了理论和实践支持，具有重要的工程价值和应用前景。

本发明授权基于多轴时序优化的空间点位运动协同规划方法在权利要求书中公布了：1.一种基于多轴时序优化的空间点位运动协同规划方法，其特征在于，步骤如下： 步骤1：基于包围盒的全局运动空间模型构建； 基于包围盒理论对多轴设备的运动空间进行建模，通过构建外接矩形包围盒，判定多轴设备是否处于安全运动范围内；贴片机包括贴片机本体和贴片机运动构件，贴片机运动构件为拾取臂；首先，基于拾取臂的轮廓边界顶点，利用凸包算法构建拾取臂组成的最小凸多边形，保证拾取臂的所有点均在最小凸多边形的边界及内部；接着，使用主成分分析方法找到拾取臂的轮廓边界顶点的最佳旋转方向，并根据主成分分析法获得的最佳旋转方向确定外接矩形包围盒的边界； 根据多轴设备的机械结构和运动约束条件，将多轴设备每一自由度的运动范围抽象为一个独立的外接矩形包围盒；在完成外接矩形包围盒建模后，进一步通过联合分析，将各单轴的外接矩形包围盒组合为多轴设备的全局运动空间模型，以限制多轴设备在整个工作环境中的有效活动范围；根据贴片机的结构特征，为避免多轴联动中拾取臂与贴片机本体碰撞，通过包围盒理论分别构建贴片机本体、拾取臂的外接矩形包围盒，从而建立边界障碍约束的取片点到贴片点空间关系模型；在芯片拾取-贴装运动时，以全局运动空间模型的边界为约束，拾取臂末端的运行轨迹应限制在全局运动空间模型的安全域内，避免发生碰撞干涉； “使用主成分分析方法找到边界顶点的最佳旋转方向，并根据旋转方向确定外接矩形包围盒的边界”的具体实现过程如下：最佳旋转方向通过协方差计算获取，定义拾取臂的一系列轮廓边界顶点坐标为xi,yi，根据协方差计算公式，计算协方差如下： 1； 式中和分别是坐标xi和yi的期望值，Cij表示协方差矩阵，通过下式计算求解： 2； 随后，将轮廓边界顶点的坐标投影到方向向量上，x和y分量在每个方向上的速度的最大值和最小值记为vkmin、vkmax，k=0、1；由下式得到外接矩形包围盒的中心： 3； 式中，O表示外界矩形包围盒的中心点，P0表示两点之间的方向； 外接矩形包围盒的半长计算如下： 4； 步骤2：虑及安全空间的临界运动轨迹解析； 在芯片贴片过程中，安全空间是对多轴设备运动范围的限制，多轴联动有利于减小取片点到贴片点运行时间，但要确定取片点到贴片点位置边界约束不干涉运行轨迹；通过拾取臂与贴片机本体之间的最短安全距离，构建可行空间边界；利用几何解析与动态仿真方法，生成贴片机的多轴运动构件在安全空间内的临界运动轨迹； 具体实现过程如下：以芯片取片点为原点，以取片点到贴片点的方向为Y轴，以垂直于取片平面的方向为Z轴，构建YOZ坐标系；确保芯片拾取-贴放过程中不干涉运动轨迹的生成流程，为避免取片瞬间芯片的横向划擦以及贴片过程的位置误差，在取片时，Z轴需先运动到设定安全高度，随后Y轴再进行联动；在贴片时，需确保Y轴先跨过贴片机载板轨道的约束区域到达安全位置，随后Z轴到达贴片位置高度并完成贴片指令；在安全空间内，合理规划多轴联动轨迹、确定多轴联动的运动时序是减少取片-贴片空间联动运动过程非必要运行时间的关键；确保障碍约束的取片-贴片空间联动运动过程通过以下流程进行： 取片位置处边界干涉校验，约束边界由包围盒理论构建，贴片机的关键顶点坐标记为R,0和R,H1，并以关键顶点构成的直线为界；当Y、Z轴联动运行时，对于给定Y轴运动参数Jy,ay,vy,xy，计算出Y轴到达xy=R所在位置的时间t1；给定Z轴运动参数Jz,az,vz,xz，计算时间t1下Z轴运行的高度xzt1； 判断xzt1与H1的关系，当xzt1H1时，双轴联动在取片位置不发生干涉，转；当xzt时，双轴联动会发生干涉，需要更新计算Z轴提前运行时间，转 计算Z轴运行到H平面所需时间t，确定Z轴运动的提前量 贴片位置处边界干涉校验，确定约束边界；计算Z轴达到最高点时的时间T，此时Y轴的运行距离xT；Y方向障碍边界的长度记为L，若xTR+L，Z轴直接返回即可；若xTR+L，需要进一步计算Z轴返回到H平面即反向运行h高度的时间Tz,place，此时对应Y轴运行的总时间为t_y=T+Tz,place，以及Y轴的运行位置为dis_y； 判断dis_y与R+L之间的关系：如果dis_yR+L，Z轴直接返回即可满足约束条件，结束；若dis_yR+L，需要Z轴延迟返回，需要确定延迟的时间，转 计算Y达到R+L，即离开约束时的时间t3，然后根据Z轴下降到约束高度h时的时间Tz,place，时间延迟即为Δt_r=t3-Tz,place-T_z； 根据上述取片-贴片空间联动运动过程可知，虑及障碍约束的取片-贴片联动过程的总时间计算为： 5； 式中，Ty表示Y轴运行的时间，Tplace和Tpick分别为取片和贴片所需时间； 步骤3：虑及安全运行的临界轨迹空间多轴运动时序优化； 在确定安全空间内的临界运动轨迹的基础上，以保证芯片贴片精度为基础，提高贴片效率是贴片工艺的目标；贴片时精准的Z轴运动提前量以及空间安全点的位置设置是多轴运动时序优化的关键，基于步骤2的结果，通过构建多轴时序模型，优化多轴间的工艺时序； 步骤4：基于时序优化的多轴协同轨迹规划 基于多轴间的工艺时序，结合多轴设备的动力学约束，进一步规划多轴协同轨迹，调整各轴的速度曲线，使其运动轨迹在时间和空间上同步，以确保多轴设备的实际运动轨迹满足任务需求；基于多轴运动轨迹中的关键点规划多轴联动轨迹，确保轨迹的平滑性和可控性；将各轴的协同运动轨迹转化为控制系统可执行的指令，实现贴片设备的多轴联动运行。

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