[發(fā)明專(zhuān)利]基于包圍盒算法的高精度機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010214757.6
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111251335B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛軍浩;戴冰;李玉虎;李智;許川佩;朱愛(ài)軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J19/00
• 分類(lèi)號(hào): B25J19/00
• 代理公司: 桂林文必達(dá)專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45134
• 代理人: 張學(xué)平

1.一種基于包圍盒算法的高精度機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

獲取機(jī)械臂和工件的包圍盒，并進(jìn)行相交測(cè)試；

獲取所述機(jī)械臂和工件的包圍盒相交的交點(diǎn)和重疊區(qū)域，得到線段解；

根據(jù)獲取的參考邊進(jìn)行工件識(shí)別并確定旋轉(zhuǎn)射線；

將所述旋轉(zhuǎn)射線進(jìn)行合并和迭代，完成包圍盒的分離；

獲取所述機(jī)械臂和工件的包圍盒相交的交點(diǎn)和重疊區(qū)域，得到線段解，包括：

獲取所述機(jī)械臂和工件的包圍盒相交的兩個(gè)交點(diǎn)和所述交點(diǎn)形成的矩形重疊區(qū)域，并在所述矩形重疊區(qū)域內(nèi)連接所述交點(diǎn)，計(jì)算得到線段解；

獲取所述機(jī)械臂和工件的包圍盒相交的交點(diǎn)和重疊區(qū)域，得到線段解，還包括：

將基于設(shè)定條件得到起點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行連接產(chǎn)生超平面，若產(chǎn)生的所述超平面與所述機(jī)械臂和所述工件均不相交，則得到唯一線段解，若產(chǎn)生的所述超平面與所述機(jī)械臂和所述工件任意一個(gè)相交，則得到的所述線段解無(wú)效。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于包圍盒算法的高精度機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，所述在獲取機(jī)械臂和工件的包圍盒，并進(jìn)行相交測(cè)試前，所述方法還包括：

按照設(shè)定測(cè)試要求對(duì)機(jī)械臂自身進(jìn)行碰撞測(cè)試，若所述機(jī)械臂連桿有互相接觸，則結(jié)束碰撞檢測(cè)，若無(wú)互相接觸，則進(jìn)行機(jī)械臂與工件的相交檢測(cè)。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于包圍盒算法的高精度機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，所述獲取機(jī)械臂和工件的包圍盒，并進(jìn)行相交測(cè)試，包括：

分別對(duì)所述機(jī)械臂和工件進(jìn)行建模以及模型簡(jiǎn)化，并根據(jù)計(jì)算得到的機(jī)械臂和工件的包圍盒進(jìn)行相交測(cè)試，若不相交則結(jié)束檢測(cè)，若相交則計(jì)算出線段解。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于包圍盒算法的高精度機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)獲取的參考邊進(jìn)行工件識(shí)別并確定旋轉(zhuǎn)射線，包括：

根據(jù)獲取的參考邊得到識(shí)別物體的交點(diǎn)序列組成的第一射線，同時(shí)得到與所述交點(diǎn)序列依次相交的第一物體和第二物體，并在所述矩形重疊區(qū)域內(nèi)，由所述起點(diǎn)處進(jìn)行投射或按照設(shè)定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到第一條與所述第一物體不相交的第二射線，所述第二射線為旋轉(zhuǎn)射線。

5.如權(quán)利要求4所述的一種基于包圍盒算法的高精度機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，將所述旋轉(zhuǎn)射線進(jìn)行合并和迭代，完成包圍盒的分離，包括：

基于不同的工件的幾何形狀，判斷所述旋轉(zhuǎn)射線與所述線段解是否發(fā)生接觸，進(jìn)而進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)射線的合并和迭代，得到多超平面解，完成所述機(jī)械臂和所述工件的相交包圍盒的分離。

6.如權(quán)利要求5所述的一種基于包圍盒算法的高精度機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，判斷所述旋轉(zhuǎn)射線與所述線段解是否發(fā)生接觸，進(jìn)而進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)射線的合并和迭代，包括：

若所述旋轉(zhuǎn)射線位于前一個(gè)所述起點(diǎn)和目前所述起點(diǎn)之間，且是所述線段解的一部分，則重新獲得所述線段解并確定所述旋轉(zhuǎn)射線，然后搜索每個(gè)新的所述線段解，直到當(dāng)前的所述起點(diǎn)和所述終點(diǎn)重合，并進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)射線的合并；

若所述旋轉(zhuǎn)射線與所述線段解發(fā)生接觸，則終止當(dāng)前線段的搜索，無(wú)法分離包圍盒；

若所述旋轉(zhuǎn)射線與所述第一物體相交，且相交線不在所述矩形重疊區(qū)域的任何邊上，則構(gòu)建一個(gè)與原所述參考邊平行并經(jīng)過(guò)所述起點(diǎn)的新參考邊，并將所述第一物體和所述第二物體的位置互相交換，反轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)射線的方向，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)射線的迭代。

7.如權(quán)利要求6所述的一種基于包圍盒算法的高精度機(jī)械臂碰撞檢測(cè)方法，其特征在于，在反轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)射線的方向，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)射線的迭代中，所述方法還包括：

若在反轉(zhuǎn)時(shí)未找到所述旋轉(zhuǎn)射線，則將所述第一射線代替所述旋轉(zhuǎn)射線，并納入多超平面解中，并保持所述參考邊在下一次迭代中保持不變；

若所述旋轉(zhuǎn)射線與所述矩形重疊區(qū)域相交，則將相交邊替換為所述參考邊，然后進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)射線的迭代。