[發明專利]基于包圍盒算法的高精度機械臂碰撞檢測方法

有效

• 申請號: 202010214757.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111251335B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 牛軍浩;戴冰;李玉虎;李智;許川佩;朱愛軍
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 桂林文必達專利代理事務所(特殊普通合伙) 45134
• 代理人: 張學平

1.一種基于包圍盒算法的高精度機械臂碰撞檢測方法，其特征在于，包括：

獲取機械臂和工件的包圍盒，并進行相交測試；

獲取所述機械臂和工件的包圍盒相交的交點和重疊區域，得到線段解；

根據獲取的參考邊進行工件識別并確定旋轉射線；

將所述旋轉射線進行合并和迭代，完成包圍盒的分離；

獲取所述機械臂和工件的包圍盒相交的交點和重疊區域，得到線段解，包括：

獲取所述機械臂和工件的包圍盒相交的兩個交點和所述交點形成的矩形重疊區域，并在所述矩形重疊區域內連接所述交點，計算得到線段解；

獲取所述機械臂和工件的包圍盒相交的交點和重疊區域，得到線段解，還包括：

將基于設定條件得到起點和終點進行連接產生超平面，若產生的所述超平面與所述機械臂和所述工件均不相交，則得到唯一線段解，若產生的所述超平面與所述機械臂和所述工件任意一個相交，則得到的所述線段解無效。

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

按照設定測試要求對機械臂自身進行碰撞測試，若所述機械臂連桿有互相接觸，則結束碰撞檢測，若無互相接觸，則進行機械臂與工件的相交檢測。

3.如權利要求2所述的一種基于包圍盒算法的高精度機械臂碰撞檢測方法，其特征在于，所述獲取機械臂和工件的包圍盒，并進行相交測試，包括：

分別對所述機械臂和工件進行建模以及模型簡化，并根據計算得到的機械臂和工件的包圍盒進行相交測試，若不相交則結束檢測，若相交則計算出線段解。

4.如權利要求1所述的一種基于包圍盒算法的高精度機械臂碰撞檢測方法，其特征在于，所述根據獲取的參考邊進行工件識別并確定旋轉射線，包括：

根據獲取的參考邊得到識別物體的交點序列組成的第一射線，同時得到與所述交點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域內，由所述起點處進行投射或按照設定角度進行旋轉，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射線。

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

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

6.如權利要求5所述的一種基于包圍盒算法的高精度機械臂碰撞檢測方法，其特征在于，判斷所述旋轉射線與所述線段解是否發生接觸，進而進行所述旋轉射線的合并和迭代，包括：

若所述旋轉射線位于前一個所述起點和目前所述起點之間，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射線，然后搜索每個新的所述線段解，直到當前的所述起點和所述終點重合，并進行所述旋轉射線的合并；

若所述旋轉射線與所述線段解發生接觸，則終止當前線段的搜索，無法分離包圍盒；

若所述旋轉射線與所述第一物體相交，且相交線不在所述矩形重疊區域的任何邊上，則構建一個與原所述參考邊平行并經過所述起點的新參考邊，并將所述第一物體和所述第二物體的位置互相交換，反轉所述旋轉射線的方向，進行旋轉射線的迭代。

7.如權利要求6所述的一種基于包圍盒算法的高精度機械臂碰撞檢測方法，其特征在于，在反轉所述旋轉射線的方向，進行旋轉射線的迭代中，所述方法還包括：

若在反轉時未找到所述旋轉射線，則將所述第一射線代替所述旋轉射線，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；

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