[發明專利]一種七自由度空間機械臂自主避障規劃方法

有效

• 申請號: 201810319231.7
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108638055B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 肖帥;劉蕊;劉忠漢;饒衛東;梁靜靜;寧宇;黎飛
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 武瑩

1.一種七自由度空間機械臂自主避障規劃方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)在任務空間對七自由度空間機械臂的末端進行路徑規劃，得到末端的運動路徑點數據；

(2)依次選取末端的運動路徑點數據，固定任一冗余關節角度進行逆運動學計算，得到當前末端的運動路徑點數據對應的其它關節的角度；

(3)對得到的當前末端的運動路徑點數據對應的所有關節的角度進行碰撞檢測，通過對固定的關節角度進行自適應調整，使得當前末端的運動路徑點數據對應的七自由度空間機械臂與障礙物不發生碰撞；

(4)重復上述過程，直至得到所有末端的運動路徑點數據對應的七自由度空間機械臂的自主避障規劃。

2.根據權利要求1所述的一種七自由度空間機械臂自主避障規劃方法，其特征在于：所述的在任務空間對七自由度空間機械臂的末端進行路徑規劃，得到末端的運動路徑點數據的方法為：

(11)根據任務需求確定七自由度空間機械臂末端需要到達的目標位置、姿態；

(12)根據目標位置、姿態在任務空間對七自由度空間機械臂末端的運動進行路徑規劃，得到七自由度空間機械臂末端的N個運動路徑點數據Ei，i＝1,2，……，N，其中，N為正整數。

3.根據權利要求2所述的一種七自由度空間機械臂自主避障規劃方法，其特征在于：所述的依次選取末端的運動路徑點數據，固定任一冗余關節角度進行逆運動學計算，得到當前末端的運動路徑點數據對應的其它關節的角度的方法為：

(21)選取七自由度空間機械臂的7個關節中的任一冗余關節k，固定該關節的角度為θ_k，得到等效六自由度空間機械臂，其中，1≤k≤7，且k為整數，θ_k的初值為0；

(22)選取第i個末端運動路徑點數據Ei進行逆運動學計算，得到與Ei對應的等效六自由度空間機械臂的關節角度，進而得到Ei對應的七自由度空間機械臂的關節角度，其中i為正整數。

4.根據權利要求3所述的一種七自由度空間機械臂自主避障規劃方法，其特征在于：所述的對得到的當前末端的運動路徑點數據對應的所有關節的角度進行碰撞檢測，通過對固定的關節角度進行自適應調整，使得當前末端的運動路徑點數據對應的七自由度空間機械臂與障礙物不發生碰撞的方法為：

(31)對得到的當前末端的運動路徑點數據對應的七自由度空間機械臂的關節角度，采用碰撞檢測的方法判斷是否與障礙物發生碰撞，如果不發生碰撞，則轉至步驟(4)，否則轉至步驟(32)；

(32)令關節角度增量Δ的初始值Δ₀＝0.1°，將當前固定關節的關節角度設置為θ_k+關節角度增量Δ，重新計算當前末端的運動路徑點數據對應的七自由度空間機械臂的關節角度；

(33)采用碰撞檢測的方法判斷是否與障礙物發生碰撞，如果不發生碰撞，則轉至步驟(4)，否則轉至步驟(34)；

(34)將當前固定關節的關節角度設置為θ_k-關節角度增量Δ，重新計算當前末端的運動路徑點數據對應的七自由度空間機械臂的關節角度；

(35)采用碰撞檢測的方法判斷是否與障礙物發生碰撞，如果不發生碰撞，則轉至步驟(4)，否則將當前關節角度增量Δ設為原來的兩倍，轉入至步驟(32)，直至對得到的當前末端的運動路徑點數據對應的所有關節的角度進行碰撞檢測，通過對固定的關節角度進行自適應調整，使得當前末端的運動路徑點數據對應的七自由度空間機械臂與障礙物不發生碰撞。

5.根據權利要求4所述的一種七自由度空間機械臂自主避障規劃方法，其特征在于：所述的重復上述過程，直至得到所有末端的運動路徑點數據對應的七自由度空間機械臂的自主避障規劃的方法為：

(41)判斷i是否等于七自由度空間機械臂末端的運動路徑點數據個數N，如果相等，則結束當前自主避障規劃；否則轉至步驟(42)；

(42)設置i＝i+1，重新轉回至步驟(2)。

6.一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-5任意之一所述方法的步驟。