[發(fā)明專利]一種六自由度機(jī)械臂空間軌跡優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010112583.2
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN111230881B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鶴官;張浪文;謝巍
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 仵樂娟

1.一種六自由度機(jī)械臂空間軌跡優(yōu)化方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟S1、初始化所述機(jī)械臂空間軌跡，該空間軌跡為包含n個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的待優(yōu)化的分段線性路徑γ＝(state₀，state₁，...，state_i，...，state_n-1)；

步驟S2、對該分段線性路徑進(jìn)行路徑簡化，所述路徑簡化包含：沿所述分段線性路徑取兩個(gè)隨機(jī)采樣點(diǎn)R₀、R₁，根據(jù)所述兩個(gè)隨機(jī)采樣點(diǎn)R₀、R₁的位置構(gòu)造出兩個(gè)狀態(tài)點(diǎn)P₀、P₁，調(diào)用碰撞檢測算法，若狀態(tài)點(diǎn)P₀、P₁的直接路徑與障礙有碰撞，則迭代次數(shù)加1，否則判斷狀態(tài)點(diǎn)P₀、P₁是否在同一段線性路徑上，若是，則迭代次數(shù)加1，否則，計(jì)算該兩個(gè)狀態(tài)點(diǎn)P₀、P₁的直接距離d₁，以及這兩個(gè)狀態(tài)點(diǎn)沿所述分段線性路徑γ的距離d₂，若d₁＜d₂，則用線段P₀-P₁替代原有路徑，消除原有路徑上的狀態(tài)點(diǎn)，迭代次數(shù)加1；

步驟S3、判斷迭代次數(shù)，若迭代次數(shù)未達(dá)到最大迭代次數(shù)，則重復(fù)執(zhí)行步驟S2，否則該路徑簡化結(jié)束，獲得簡化路徑γ’＝(state’₀，state’₁，...，state’_i，...，state’_n-l)；

步驟S4、對獲得的簡化路徑γ’進(jìn)行路徑平滑，所述路徑平滑包含：在路徑γ’上的每一分段路徑上增加一個(gè)新的狀態(tài)點(diǎn)，對下標(biāo)索引i是除0外的偶數(shù)的狀態(tài)點(diǎn)依次更新：在狀態(tài)點(diǎn)state’_i-1與狀態(tài)點(diǎn)state’_i分段的中點(diǎn)處取一點(diǎn)記為temp₁；在狀態(tài)點(diǎn)state’_i與狀態(tài)點(diǎn)state’_i+1分段的中點(diǎn)處取一點(diǎn)記為temp₂；在狀態(tài)點(diǎn)temp₁與狀態(tài)點(diǎn)temp₂分段的中點(diǎn)處取一點(diǎn)記為temp₃，分別連接狀態(tài)點(diǎn)state’_i-1與狀態(tài)點(diǎn)temp₃、狀態(tài)點(diǎn)temp₃與狀態(tài)點(diǎn)state’_i+1構(gòu)成兩個(gè)分段路徑，調(diào)用碰撞檢測算法驗(yàn)證所述兩個(gè)分段路徑的有效性，若有一條無效則此次更新結(jié)束；若均有效，計(jì)算狀態(tài)點(diǎn)state’_i與狀態(tài)點(diǎn)temp₃的直接距離d，若d大于某一設(shè)定閾值minChange，用狀態(tài)點(diǎn)temp₃更新狀態(tài)點(diǎn)state’_i，否則結(jié)束此次更新；

步驟S5、當(dāng)路徑γ’上的所有狀態(tài)點(diǎn)更新完畢，迭代次數(shù)加1，若迭代次數(shù)小于設(shè)定迭代次數(shù)，重復(fù)執(zhí)行步驟S4，反之路徑平滑步驟結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S1中state_i表示為：路徑γ上的狀態(tài)點(diǎn)，表示六自由度機(jī)械臂在某一時(shí)刻在構(gòu)型空間的信息，用一個(gè)6維向量表示state_i＝(r₁，r₂，…，r_j，…，r₆)，r_j代表機(jī)械臂各軸的角度，j＝1-6。