[發明專利]一種帶有底盤誤差的機械臂路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202010191628.X
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111251306B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 謝遠龍;王書亭;蔣立泉;李耀仲;景偉;楊梓桐;蔣立宇;章小龍;劉超;孫浩東
• 申請（專利權）人: 廣東省智能機器人研究院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林;楊桂洋

一種帶有底盤誤差的移動機械臂路徑規劃方法，包括以下步驟：獲取移動底盤在運動空間中實際位置與目標位置的誤差值，依據誤差值，重構構型空間，并對起始位置和目標位置進行修正，創建以修正后的起始點為根節點的隨機樹，隨機樹包括父節點和子節點；在構形空間中產生一個隨機點x_rand；搜索與隨機點距離最近的節點x_near；生成新節點x_new，調用回歸過濾機制；調用隨機點邊界擴展機制，更新邊界節點的狀態信息，確定邊界節點的可擴展性；確定機械臂在工作空間中的位姿，對新節點進行碰撞檢測；擴展并更新隨機樹；檢查是否滿足終止條件，獲取機械臂規劃路徑。本發明可有效減少機械臂軌跡規劃時間，適用于復雜空間場景的機械臂路徑規劃。

技術領域

本發明屬于機械臂軌跡規劃領域，具體地說是一種帶有底盤誤差的機械臂路徑規劃方法。

背景技術

機械臂軌跡規劃是指計算出一條合適的運動軌跡，實現機械臂避障并指導完成相應的作業任務，其主要評價指標有安全可靠、路徑最短、時間最少等。在現場作業中，機械臂面臨現場工作環境狹窄、空間結構復雜等問題。

機械臂軌跡規劃方法眾多，RRT算法是機械臂軌跡規劃領域使用最廣泛的方法之一，尤其適用于關節空間中的路徑規劃。RRT算法是一種采用增量方式增長的隨機采樣算法，具有概率完備性，但在對未知領域進行搜索時覆蓋面大、搜索面廣，導致時間代價大、規劃路徑不是最優等問題。當前，基于RRT算法的研究大多集于在算法本身，改進算法在不同程度上提高了算法的計算效率。但是，算法改進并沒有充分研究特定的復雜作業環境和算法計算過程特征，比如狹窄通道和陷于局部最小值等問題。

對于通用的移動機械臂，由于有移動載體的存在，使得在運動過程會存在較大的停靠誤差，這對于機械臂的規劃帶來很多不確定性。同時由于機械臂的規劃屬于高緯度空間的規劃，在知道停靠的誤差情況行直接的補償會導致運算量極大，為了提高運算效率，并讓補償方法更為直接，需要進行進一步考慮。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種帶有底盤誤差的機械臂路徑規劃方法。

為了解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案：

一種帶有底盤誤差的機械臂路徑規劃方法，包括以下步驟：

根據定位算法，得出移動底盤在運動空間中實際位置與目標位置的誤差值，并依據誤差值，重構構型空間，并對起始位置和目標位置進行修正：

e(x,y,θ)＝E(x,y,θ)

其中E(*)為環境匹配函數，e(*)為誤差函數，

C_e(x,y,θ)←C(x,y,θ)∩C(e(x,y,θ))

p_e(x,y,θ)←p(x,y,θ)∩Ce(x,y,θ)

其中C為構型空間表達，Ce為考慮誤差之后的空間重構，p為試教點位置，p_e為修正后在空間中的映射位置。

初始化起始點和目標點，創建以修正后的起始點為根節點的隨機樹，隨機樹包括父節點和子節點；

調用具備偏向概率采樣的隨機函數，在構形空間中產生一個隨機點x_rand；

遍歷隨機樹的所有子節點，搜索與隨機點距離最近的節點x_near；

生成新節點x_new，調用回歸過濾機制，將不符合要求的節點刪除，不擴展到隨機樹中，將符合要求的節點擴展到隨機樹中；

調用隨機點邊界擴展機制，更新邊界節點的狀態信息，確定邊界節點的可擴展性；

確定機械臂在工作空間中的位姿，對新節點進行碰撞檢測；