[發(fā)明專利]基于關節(jié)臂機器人的避碰軌跡規(guī)劃方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710594150.3
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107443373B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 刁世普;陳新度;吳磊;賴火生
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 佛山幫專知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44387
• 代理人: 顏春艷

1.基于關節(jié)臂機器人的避碰軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

步驟1，從任務規(guī)劃器所發(fā)送的規(guī)劃任務列表中選擇一項任務作為當前的規(guī)劃任務Task，并獲取所述規(guī)劃任務Task的起始位姿P_start和終止位姿P_end，以及所述規(guī)劃任務Task對應的被加工對象和關節(jié)臂的參數(shù)，所述起始位姿P_start為所述規(guī)劃任務Task的配置空間C的起始位坐標向量，所述終止位姿P_end為所述規(guī)劃任務Task的所述配置空間C的終止位坐標向量，所述配置空間C的維度等于所述關節(jié)臂的關節(jié)數(shù)D；

步驟2，在給定的預設時間T之內，將隨機產(chǎn)生的不同規(guī)劃路徑進行碰撞檢測，從而產(chǎn)生獲得M個候補避碰軌跡序列{Q_i}_{(i＝1 to M})，所述候補避碰軌跡序列{Q_i}_{(i＝1 to M)}之中的每一項Q_i為從所述起始位姿P_start至所述終止位姿P_end的N個路徑點所構成的向量[P₁，P₂，…，P_j－1，P_j，P_j+1，…，P_N-1，P_N]，所述P₁為所述起始位姿P_start，所述P_N為所述終止位姿P_end，所述下標j為構成所述候補避碰軌跡Q_i的所述路徑點的序列編號，所述下標j為從1至所述N的正整數(shù)，所述下標i為所述候補避碰軌跡Q_i的序列編號，即所述下標i為從1至所述M的正整數(shù)；

步驟3，利用評價函數(shù)f(Q_i)＝A*c_length(Q_i)+B*c_rotation(Q_i)+C*c_duration(Q_i)對所述候補避碰軌跡序列{Q_i}_{(i＝1 to M)}之中的每一項Q_i進行評價計算之后，將所述f(Q_i)的最小值f_min所對應的所述候補避碰軌跡Q_i作為所述最優(yōu)路徑Q_optimal，其中：

所述c_length(Q_i)為所述候補避碰軌跡Q_i所對應的軌跡長度，所述c_length(Q_i)的計算公式為：c_length(Q_i)＝Σ_{(j＝2 to N)}|P_j-P_j-1|，所述|P_j-P_j-1|為所述關節(jié)臂從所述路徑點P_j-1至所述路徑點P_j的移動距離；

所述c_rotation(Q_i)為所述候補避碰軌跡Q_i所對應的所有關節(jié)的行程，所述c_rotation(Q_i)的計算公式為：Σ_{(k＝1 to D)}Σ_{(j＝2 to N)}|θ_Pkj–θ_Pk(j-1)|，所述下標k為所述關節(jié)臂的序列編號，即所述下標k為從1至所述關節(jié)數(shù)D的正整數(shù)，所述|θ_Pkj–θ_Pk(j-1)|為所述關節(jié)臂的所述第k個關節(jié)從所述路徑點P_j-1至所述路徑點P_j的旋轉角度，所述θ_Pkj為所述關節(jié)臂的第k個關節(jié)在所述路徑點P_j的角度值；

所述c_duration(Q_i)為所述候補避碰軌跡Q_i所對應的持續(xù)時間，所述c_duration(Q_i)的計算公式為：c_duration(Q_i)＝T_end-T_start，所述T_start為所述關節(jié)臂在所述起始位姿P_start的時刻，所述T_end為所述關節(jié)臂在所述終止位姿P_end的時刻；

所述A為所述候補避碰軌跡Q_i所對應的軌跡長度的加權系數(shù)；

所述B為候補避碰軌跡Q_i所對應的所有關節(jié)的行程的加權系數(shù)；

所述C為候補避碰軌跡Q_i所對應的持續(xù)時間的加權系數(shù)；

所述加權系數(shù)A，所述加權系數(shù)B和所述加權系數(shù)C滿足：A+B+C＝1。