[發(fā)明專利]一種基于時間-空間特征的機(jī)器人示教軌跡生成方法

在審

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• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104635714A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳啟軍;尹曉川
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: G05B19/42
• 分類號: G05B19/42
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于無人駕駛車輛和多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡生成技術(shù)，尤其是涉及一種基于時間-空間特征的機(jī)器人示教軌跡生成方法。

背景技術(shù)

機(jī)器人的軌跡規(guī)劃，特別是對于高維多關(guān)節(jié)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃一直是機(jī)器人領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)，傳統(tǒng)機(jī)器人軌跡規(guī)劃的方法可以分為基于采樣的和基于優(yōu)化的軌跡規(guī)劃方法兩種，這兩種方法都需要定義一個合適的目標(biāo)函數(shù)，用來優(yōu)化所生成的軌跡。因此，目標(biāo)函數(shù)實際上決定了生成軌跡的可行性。目標(biāo)函數(shù)一般包含起始和目標(biāo)狀態(tài)，動力學(xué)與運(yùn)動學(xué)模型，障礙物信息等。

示教學(xué)習(xí)，作為一種擬人的軌跡生成方法，通過學(xué)習(xí)示教軌跡，期望生成滿足當(dāng)前任務(wù)目標(biāo)軌跡生成動態(tài)系統(tǒng)。對于示教學(xué)習(xí)來說，軌跡的適應(yīng)性和泛化性決定了能否生成滿足實際需要的軌跡。由于算法本身的限制，很多算法只能針對某種特定場合的應(yīng)用，而且往往要求和示教軌跡在時間和空間上差別較小，否則并不能生成期望的軌跡。而且，對于自由度較多，需要多個關(guān)節(jié)自由度和示教軌跡組合時，一些經(jīng)典算法往往無能為力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于時間-空間特征的機(jī)器人示教軌跡生成方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種基于時間-空間特征的機(jī)器人示教軌跡生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)通過操作機(jī)器人，等采樣時間間隔記錄機(jī)器人末端各個自由度的示教軌跡，并多次對同類軌跡進(jìn)行示教；

2)對多條同種類型軌跡提取其共同的時間-空間特征，生成軌跡模板；

3)構(gòu)建滿足時間-空間特征的目標(biāo)方程，并通過協(xié)變梯度下降法求解機(jī)器人運(yùn)動軌跡；

4)將求得的運(yùn)動軌跡作為參考軌跡，輸入到機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，機(jī)器人通過自已控制器進(jìn)行軌跡跟蹤，使得生成的軌跡和參考軌跡相一致。

所述的生成軌跡模板具體為：

21)通過公式(1)，生成M條示教軌跡的模板；

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