[發明專利]基于徑向基函數的機械臂點對點軌跡規劃方法及裝置

有效

• 申請號: 202110318628.6
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112975986B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 庹華;韓峰濤;馬建濤;于文進;張航;何剛;任賾宇;韓建歡
• 申請（專利權）人: 珞石（北京）科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 李績

本申請實施例提供一種基于徑向基函數的機械臂點對點軌跡規劃方法，方法包括：采用高斯徑向基函數，構造機械臂的運動軌跡；依據徑向基函數的參數構造相應的優化目標方程，對整條軌跡的時間進行優化；本申請能夠在任意目標點之間生成光滑的運動軌跡，并且軌跡的任意階次導數均是連續的，不受目標點個數影響。同時所生成的軌跡形式簡單，計算量小，能夠采用統一的參數優化其加速度、加加速度等重要參數提高軌跡的平滑性，進而減小整條軌跡的運行時間，提高機械臂的平穩性和工作效率。

技術領域

本申請涉及計算機技術領域，具體涉及一種基于徑向基函數的機械臂點對點軌跡規劃方法及裝置。

背景技術

作為一種高度自動化、智能化的設備，機械臂已經在工業場景中進行了大規模的應用。在這些工作場景中，機械臂的工作是通過其末端執行器從初始點移動到目標點，進而完成指定的任務的，所以機械臂的運動可以簡化為一系列的點到點的運動。軌跡規劃的目的便是以平滑的運動軌跡將這些點連接起來。然而良好的軌跡規劃不僅需要保證軌跡位置的連續性，還要保證速度、加速度和加加速度(加速度的一階導數)等軌跡的高階導數的連續性，否則將容易引起關節的損傷和機械臂的振動，難以保證機械臂高質量地完成任務。

目前機械臂對于點對點的規劃方法主要有如下幾種：一、使用直線將一系列目標點連接起來，為了使軌跡平滑，會在兩條直線間加入轉彎區。該類方法中，構建軌跡較為繁瑣，計算量較大，難以保證軌跡的高階導數連續，并且軌跡形狀難以調整。二、基于三次或五次樣條函數進行規劃。該類方法中三次樣條函數僅能保證速度和加速度的連續，難以提高機械臂的性能，在機械臂實際應用中往往會引起機械臂的震動。而對于五次樣條曲線，由于多項式的階次過高，使得的軌跡的速度、加速度等重要參數變化過快，導致機械臂運行不穩定。三、另一種方法是基于B樣條的軌跡規劃方法，這種方法通過控制節點來改變曲線的形狀，但是曲線參數眾多，設置較為困難，且需要依據目標點反算控制點，理論復雜且計算量較大，通常軌跡內部的連續階次有限，這在實際使用中是非常不方便的。

同時，這些方法都難以通過調整簡單的參數來調整軌跡的加速度、加加速度等軌跡的重要性質參數，往往要通過改變目標點的位置來不斷試錯來尋找滿意的軌跡，不僅步驟繁瑣，最終效果也難以保證。

發明內容

針對現有技術中的問題，本申請提供一種基于徑向基函數的機械臂點對點軌跡規劃方法，能夠在任意目標點之間生成光滑的參考軌跡并且軌跡的任意階次導數均是連續的，不受目標點個數影響。同時其形式簡單，計算量小，能夠采用統一的參數優化軌跡的加速度、加加速度，運行時間等重要性質，進而提高軌跡的平滑性，保證機械臂的性能。

為了解決上述問題中的至少一個，本申請提供以下技術方案：

第一方面，本申請提供一種基于徑向基函數的機械臂點對點軌跡規劃方法，包括：

采用高斯徑向基函數，構造機械臂的軌跡，其中，在構造軌跡時將所要求機械臂末端執行器通過的空間點作為目標點，以滿足所要求的約束；

依據目標點徑向基函數的參數構造相應的目標方程，對整條軌跡的時間進行優化。

進一步地，還包括：

依據加加速度改變目標點徑向基函數的參數，對目標方程進行優化。

第二方面，本申請提供一種基于徑向基函數的機械臂點對點軌跡規劃裝置，包括：

軌跡構造模塊，用于采用高斯徑向基函數，構造機械臂的軌跡，其中，在構造軌跡時將所要求機械臂末端執行器通過的空間點作為目標點，加入相應的目標點，以滿足所要求的約束；

軌跡時間優化模塊，用于依據目標點徑向基函數的參數構造相應的目標方程，對整條軌跡的時間進行優化。

進一步地，還包括：

軌跡平穩性優化單元，用于依據目標點徑向基函數的參數構造相應的目標方程，對整條軌跡的整體加加速度進行優化。