[發(fā)明專利]一種機(jī)械臂物品抓取規(guī)劃原理及基于ROS的實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010777579.8
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111890366B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳殿生;李逸飛;王敏;李繼婷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于ROS實(shí)現(xiàn)的機(jī)械臂物品抓取規(guī)劃方法，其特征在于，以Kinova?Jaco2機(jī)械臂模型為基礎(chǔ)，利用了ROS中的Moveit機(jī)械臂規(guī)劃平臺以及TF坐標(biāo)變換功能，生成了數(shù)量可人為設(shè)置的采樣點(diǎn)，通過TF的齊次變換運(yùn)算得出前向預(yù)抓取位姿與抓取方向以及上方預(yù)抓取位姿與抓取方向，并能夠進(jìn)行相應(yīng)的抓取規(guī)劃操作，操作過程中利用TF功能的Transform類，通過齊次變換的運(yùn)算得出前向預(yù)抓取位姿與抓取方向以及上方預(yù)抓取位姿與抓取方向，包括以下步驟：

步驟1：明確3個(gè)直角坐標(biāo)系，即機(jī)械臂基座坐標(biāo)系root，原點(diǎn)記作Or，末端執(zhí)行器坐標(biāo)系end_effector，

原點(diǎn)記作Oe，以及物品坐標(biāo)系object，原點(diǎn)記作Oo點(diǎn)；

步驟2：在object系的XY平面生成以該系原點(diǎn)為圓心的圓環(huán)狀分布的均勻采樣點(diǎn)，圓環(huán)半徑與物品尺寸有關(guān)；

步驟3：并在任一采樣點(diǎn)P上生成一個(gè)以P為原點(diǎn)新的坐標(biāo)系，且z軸指向Oo點(diǎn)，y軸與Zo平行；

步驟4：找到與Or點(diǎn)距離最近的一個(gè)采樣點(diǎn)記作Op點(diǎn)，如步驟3所述，建立Op坐標(biāo)系，此為末端執(zhí)行器的前向預(yù)抓取位姿，抓取方向?yàn)閆p軸，同理選取其他采樣點(diǎn)以步驟2建立出預(yù)抓取位姿，進(jìn)行Xo-Oo-Yo平面內(nèi)的其他方向的抓取操作；

步驟5：確定機(jī)械臂從上方抓取物品的預(yù)抓取的位姿坐標(biāo)系，將步驟4中的Op系繞著Xp中旋轉(zhuǎn)90度，并將原點(diǎn)Op移至Zo軸，到Oo的距離與物品尺寸有關(guān)，從而形成新的坐標(biāo)系，作為上方抓取操作中的預(yù)抓取位姿；

步驟6：Oe系需要與Op系重合，即末端執(zhí)行器要規(guī)劃至預(yù)抓取位姿，然后沿著Ze方向抓取；

步驟7：抓取后Oe系沿著Or系的Zr方向平動(dòng)至后抓取位姿；

步驟8：末端執(zhí)行器Oe系歸位至指定位置，完成抓取流程。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于ROS實(shí)現(xiàn)的機(jī)械臂物品抓取規(guī)劃方法，其特征在于：步驟2在物品坐標(biāo)系Oo系的Xo-Oo-Yo平面生成圓環(huán)分布的均勻采樣點(diǎn)，且采樣點(diǎn)的所在圓環(huán)的半徑與物品尺寸有關(guān)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于ROS實(shí)現(xiàn)的機(jī)械臂物品抓取規(guī)劃方法，其特征在于：步驟4以最近距離的原則找出前向抓取的方向，并生成末端執(zhí)行器的預(yù)抓取位姿，與物品尺寸有關(guān)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于ROS實(shí)現(xiàn)的機(jī)械臂物品抓取規(guī)劃方法，其特征在于：步驟5在步驟4的基礎(chǔ)上定義了從上方進(jìn)行抓取的末端執(zhí)行器位姿，與物品尺寸有關(guān)。