[發明專利]適用于六自由度機器人視覺測量的運動規劃方法及系統

有效

• 申請號: 202110291297.1
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113119112B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 丁燁;方田;朱向陽
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種適用于六自由度機器人視覺測量的運動規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：建立環境模型、測量工件模型、機器人模型、視覺傳感器模型，進而確定各個模型相互之間的位姿關系，定義視覺傳感器模型的可測視錐，以及測量工件模型在視覺傳感器模型視野中的視錐模型；

步驟2：所述機器人模型有關節空間，在所述關節空間內進行點到點的、滿足約束的隨機路徑規劃；

步驟3：所述隨機路徑規劃中生成有路徑點，對所述路徑點構造B樣條曲線，根據偏離誤差以及關節角速度、加速度、躍度約束進行時間最優的軌跡規劃。

2.根據權利要求1所述的適用于六自由度機器人視覺測量的運動規劃方法，其特征在于，所述步驟1包括：

步驟1.1：所述環境模型上放置標定板進行標定，確定桌面坐標系、傳感器坐標系和世界坐標系，利用相機標定得到視覺傳感器模型的參數以及桌面坐標系相對于傳感器坐標系的位姿，再根據手眼標定得到傳感器坐標系到機器人模型末端的末端坐標系，再根據環境標定得到環境模型即既定放置的離散障礙物模型與測量工件模型相對于世界坐標系的位姿；

步驟1.2：用凸面體概括所述環境模型中的離散障礙物模型、視覺傳感器模型以及六自由度機器人模型各個連桿模型，用離散頂點集表示測量工件模型；

步驟1.3：根據標定得到的所述視覺傳感器模型參數建立相機模型，利用所述步驟1.1的所有標定結果，從而定義測量工件模型在視覺傳感器模型視野中的視錐模型，再結合視覺傳感器模型的可測范圍定義可測視錐模型。

3.根據權利要求2所述的適用于六自由度機器人視覺測量的運動規劃方法，其特征在于，所述隨機路徑規劃以所述凸面體、測量工件模型以及各個模型之間的關系為基礎，在機器人模型的關節空間任選一個滿足約束條件的起始點坐標，根據規定的視覺傳感器模型相對于測量工件模型的終止點位姿，反解出滿足約束條件的終止點坐標，通過快速隨機搜索樹方法，求出從起始點到終止點的滿足約束的六維折線路徑。

4.根據權利要求3所述的適用于六自由度機器人視覺測量的運動規劃方法，其特征在于，所述軌跡規劃以所述六維折線路徑得到的路徑點為控制點，構造多維非均勻多次B樣條參數曲線，根據所述多維非均勻多次B樣條參數曲線參數構建變量，考慮偏離誤差約束、曲線速度約束以及關節角的加速度約束，構造以時間最短為目標函數的優化模型，利用雙向掃描獲得初步的速度分布，再考慮關節角的躍度約束重構以時間最短為目標的優化模型，利用線性規劃求得最終速度分布，再根據特定頻率插補得到最終的軌跡。

5.根據權利要求4所述的適用于六自由度機器人視覺測量的運動規劃方法，其特征在于，所述多維非均勻多次B樣條參數曲線包括六維非均勻五次B樣條參數曲線。

6.一種適用于六自由度機器人視覺測量的運動規劃系統，其特征在于，包括如下模塊：

模塊M1：建立環境模型、測量工件模型、機器人模型、視覺傳感器模型，進而確定各個模型相互之間的位姿關系，定義視覺傳感器模型的可測視錐，以及測量工件模型在視覺傳感器模型視野中的視錐模型；

模塊M2：所述機器人模型有關節空間，在所述關節空間內進行點到點的、滿足約束的隨機路徑規劃；

模塊M3：所述隨機路徑規劃中生成有路徑點，對所述路徑點構造B樣條曲線，根據偏離誤差以及關節角速度、加速度、躍度約束進行時間最優的軌跡規劃。