[發明專利]授粉機器人機械臂避障路徑規劃方法、裝置

有效

• 申請號: 202010491344.2
• 申請日: 2020-06-02
• 公開（公告）號: CN111844007B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 陶為戈;朱天明;賈子彥;王永星;肖淑艷;諸一琦;薛波;吳全玉;袁偉南;莊永豐
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/16;B25J11/00;A01H1/02
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

1.一種授粉機器人機械臂避障路徑規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

通過深度相機獲取深度圖像，根據所述深度圖像獲取障礙物位姿和所述機械臂的授粉目標點位姿；

根據所述障礙物位姿和所述授粉目標點位姿，通過帶線性回歸的三維RRT算法獲取初始路徑；

通過A*算法對所述三維RRT算法進行優化，以獲取最優路徑；

通過人工勢場法對所述最優路徑進行軌跡平滑，以獲取最終路徑；

根據所述最終路徑對所述機械臂進行控制；

其中，根據所述障礙物位姿和所述授粉目標點位姿，通過帶線性回歸的三維RRT算法獲取初始路徑，包括：

以起始點X_init為圓心，以預設長度D為半徑，在此三維空間里選取10個隨機點作為新增節點X_rand進行擴展，其中，所述起始點為機械臂末端中心點所在位置；

分別判斷所述新增節點X_rand與授粉目標點X_goal的距離；

如果所述新增節點X_rand與所述授粉目標點X_goal的距離小于預設值，則所述新增節點X_rand停止擴展；

如果所述新增節點X_rand與所述授粉目標點X_goal的距離大于或等于預設值，則進一步判斷所述新增節點X_rand和隨機樹上其他任意節點X的距離是否大于所述新增節點X_rand和其父節點X_par的距離；

如果是，則將當前新增節點X_rand設為路徑規劃點X_new；

根據所述路徑規劃點X_new獲取初始路徑；

通過A*算法對所述三維RRT算法進行優化，以獲取最優路徑，包括：

利用A*算法的估價函數估算每個新增節點X_rand到授粉目標點x_goal的路徑估計值；

根據路徑估計值獲取最優路徑。

2.根據權利要求1所述的授粉機器人機械臂避障路徑規劃方法，其特征在于，通過深度相機獲取深度圖像，根據所述深度圖像獲取障礙物位姿和所述機械臂的授粉目標點位姿，包括：

根據所述深度圖像識別花蕊的頂部中心點和底部坐標點；

根據所述頂部中心點和所述底部坐標點基于世界坐標系下的Y軸的數值，判斷是否對當前花蕊進行授粉；

如果是，則根據所述深度圖像識別花蕊位姿和所述障礙物的位姿，將所述花蕊位姿用四元數位姿表示；

根據所述四元數位姿反推得所述機械臂的授粉目標點位姿。

3.根據權利要求2所述的授粉機器人機械臂避障路徑規劃方法，其特征在于，通過人工勢場法對所述最優路徑進行軌跡平滑，以獲取最終路徑，包括：

以所述路徑規劃點X_new為引力場，以樹枝為斥力場，獲取所述引力場產生的引力和斥力場產生的斥力；

根據所述引力和所述斥力獲取合力；

根據所述合力對所述路徑規劃點X_new進行擬合，以獲取最終路徑。

4.根據權利要求1所述的授粉機器人機械臂避障路徑規劃方法，其特征在于，根據所述最終路徑對所述機械臂進行控制，包括：

通過逆運動學反解以計算出所述機械臂各個關節所需要旋轉的弧度；

根據所述弧度對所述機械臂進行控制。