[發(fā)明專利]連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的平滑方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611118337.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN106500702B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王效杰;鄧洪潔;陸娜;游嘉偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海新時(shí)達(dá)電氣股份有限公司;上海新時(shí)達(dá)機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G01C21/34;G05B13/04
• 代理公司: 上海晨皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，公開了一種連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的平滑方法與裝置。本發(fā)明實(shí)施方式中，根據(jù)需要進(jìn)行連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡的第一路徑與第二路徑的相接點(diǎn)，計(jì)算待生成的連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的邊界值，根據(jù)該邊界值及預(yù)設(shè)的函數(shù)表達(dá)式，生成連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑，再根據(jù)生成的連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的曲率，優(yōu)化該邊界值，并根據(jù)優(yōu)化后的邊界值及上述函數(shù)表達(dá)式，平滑生成的連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑。本發(fā)明實(shí)施方式，通過平滑生成的連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑，有效消除了連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑中存在的尖點(diǎn)、拐點(diǎn)、二重點(diǎn)等嚴(yán)重影響過渡路徑光順性的問題，并使連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的曲率更加平滑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，特別涉及一種連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的平滑方法與裝置。

背景技術(shù)

在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，往往是多段多種路徑的組合，如果在段與段的相接處不做處理，則需要將機(jī)器人的速度降為零，如果不將機(jī)器人的速度降為零，則機(jī)器人會(huì)因?yàn)樗俣扰c加速度的不連續(xù)，產(chǎn)生劇烈震蕩，且極有可能破壞機(jī)器人，但是，若將機(jī)器人的速度降為零，又會(huì)影響機(jī)器人的節(jié)拍，尤其是在路徑段數(shù)比較多的情況下。為了使機(jī)器人能夠在不同路徑上連續(xù)運(yùn)動(dòng)，需要在不同路徑間用轉(zhuǎn)接曲線進(jìn)行連接，轉(zhuǎn)接曲線有拋物線、圓弧、樣條曲線等，雖然拋物線、圓弧比較簡(jiǎn)單，但是只能保證速度連續(xù)，卻不能保證加速度連續(xù)，并且只能用于共面曲線的過渡轉(zhuǎn)接，其它滿足加速度連續(xù)的更高階的多項(xiàng)式函數(shù)，也只能用于共面曲線的過渡轉(zhuǎn)接，無法應(yīng)用于三維空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路徑的過渡轉(zhuǎn)接。目前，通常是將根據(jù)轉(zhuǎn)接始末點(diǎn)位置、一二階導(dǎo)數(shù)求得的樣條曲線，作為空間路徑的過渡轉(zhuǎn)接曲線，并且三次樣條曲線即可滿足過渡轉(zhuǎn)接前后加速度的連續(xù)性。

然而，在實(shí)現(xiàn)發(fā)明的過程中，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，直接根據(jù)轉(zhuǎn)接始末點(diǎn)位置、一二階導(dǎo)數(shù)求得的樣條曲線，往往存在尖點(diǎn)、拐點(diǎn)、二重點(diǎn)等嚴(yán)重影響路徑光順性的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施方式的目的在于提供一種連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的平滑方法與裝置，消除了影響連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑光順性的尖點(diǎn)、拐點(diǎn)、二重點(diǎn)等，并使連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的曲率更加平滑，從而實(shí)現(xiàn)了不同路徑之間的平滑轉(zhuǎn)接。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的平滑方法，包括：

根據(jù)需要進(jìn)行連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡的第一路徑與第二路徑的相接點(diǎn)，計(jì)算待生成的所述連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的邊界值；

根據(jù)所述邊界值及預(yù)設(shè)的函數(shù)表達(dá)式，生成所述連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑；

根據(jù)生成的所述連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的曲率，優(yōu)化所述邊界值；

根據(jù)優(yōu)化后的邊界值及所述函數(shù)表達(dá)式，平滑所述生成的所述連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑。

本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的平滑裝置，包括：

邊界值計(jì)算模塊，用于根據(jù)需要進(jìn)行連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡的第一路徑與第二路徑的相接點(diǎn)，計(jì)算待生成的所述連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的邊界值；

路徑生成模塊，用于根據(jù)所述邊界值及預(yù)設(shè)的函數(shù)表達(dá)式，生成所述連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑；

優(yōu)化模塊，用于根據(jù)生成的所述連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑的曲率，優(yōu)化所述邊界值；

平滑模塊，用于根據(jù)優(yōu)化后的邊界值及所述函數(shù)表達(dá)式，平滑所述生成的所述連續(xù)軌跡規(guī)劃過渡路徑。