[發(fā)明專(zhuān)利]復(fù)雜環(huán)境下焊接機(jī)器人無(wú)碰撞路徑規(guī)劃方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110374922.9
• 申請(qǐng)日: 2021-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112947489B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王學(xué)武;魏建斌;周昕;顧幸生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/02
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 北京格允知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 張莉瑜

1.一種復(fù)雜環(huán)境下焊接機(jī)器人無(wú)碰撞路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、初始化并對(duì)環(huán)境中的障礙物進(jìn)行建模；

S2、在第一節(jié)點(diǎn)樹(shù)和第二節(jié)點(diǎn)樹(shù)上分別擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)；其中，第一節(jié)點(diǎn)樹(shù)以焊接路徑的起始點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)樹(shù)以焊接路徑的終止點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)路徑搜索環(huán)境的復(fù)雜程度選擇擴(kuò)展方式；

S3、判斷根據(jù)所述第一節(jié)點(diǎn)樹(shù)和所述第二節(jié)點(diǎn)樹(shù)上的節(jié)點(diǎn)是否能夠獲得一條從所述起始點(diǎn)到所述終止點(diǎn)的無(wú)碰撞路徑，是，則繼續(xù)執(zhí)行下一步驟，否，則返回上一步驟；

S4、將所述無(wú)碰撞路徑作為初始路徑，對(duì)所述初始路徑進(jìn)行插值處理；

S5、對(duì)完成插值后的路徑進(jìn)行后處理優(yōu)化，獲得無(wú)碰撞的最短路徑；

S6、返回所述最短路徑；

所述步驟S2中，擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)路徑搜索環(huán)境的復(fù)雜程度選擇擴(kuò)展方式，在滿(mǎn)足復(fù)雜性判定條件時(shí)，采用隨機(jī)采樣來(lái)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)，否則采用目標(biāo)偏向概率采樣來(lái)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)；

若擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)后無(wú)碰撞，則更新擴(kuò)展的新節(jié)點(diǎn)及周?chē)?jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)；

所述復(fù)雜性判定條件包括：

p_rand＜p_a，

其中，

p_rand為隨機(jī)采樣概率，p_a為根據(jù)T_failed計(jì)算得到的判定概率，T_failed為碰撞檢測(cè)失敗的次數(shù)；碰撞檢測(cè)失敗包括焊槍碰撞檢測(cè)失敗與機(jī)械臂碰撞檢測(cè)失敗。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜環(huán)境下焊接機(jī)器人無(wú)碰撞路徑規(guī)劃方法，其特征在于：

所述步驟S5中，對(duì)完成插值后的路徑進(jìn)行后處理優(yōu)化時(shí)，利用三角不等式原理，在完成插值后得到的各個(gè)路徑點(diǎn)中，連接盡可能長(zhǎng)距離且無(wú)碰撞的路徑點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜環(huán)境下焊接機(jī)器人無(wú)碰撞路徑規(guī)劃方法，其特征在于：

所述步驟S1中，對(duì)環(huán)境中的障礙物進(jìn)行建模包括對(duì)焊接工件和夾具進(jìn)行建模。

4.一種復(fù)雜環(huán)境下焊接機(jī)器人無(wú)碰撞路徑規(guī)劃裝置，其特征在于，包括：

初始化模塊，用于初始化并對(duì)環(huán)境中的障礙物進(jìn)行建模；

擴(kuò)展模塊，用于在第一節(jié)點(diǎn)樹(shù)和第二節(jié)點(diǎn)樹(shù)上分別擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)；其中，第一節(jié)點(diǎn)樹(shù)以焊接路徑的起始點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)樹(shù)以焊接路徑的終止點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)路徑搜索環(huán)境的復(fù)雜程度選擇擴(kuò)展方式；

判斷模塊，用于判斷根據(jù)所述第一節(jié)點(diǎn)樹(shù)和所述第二節(jié)點(diǎn)樹(shù)上的節(jié)點(diǎn)是否能夠獲得一條從所述起始點(diǎn)到所述終止點(diǎn)的無(wú)碰撞路徑，是，則調(diào)用插值模塊，否，則調(diào)用擴(kuò)展模塊；

插值模塊，用于將所述無(wú)碰撞路徑作為初始路徑，對(duì)所述初始路徑進(jìn)行插值處理；

優(yōu)化模塊，用于對(duì)完成插值后的路徑進(jìn)行后處理優(yōu)化，獲得無(wú)碰撞的最短路徑；

輸出模塊，用于返回所述最短路徑；

所述擴(kuò)展模塊擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)路徑搜索環(huán)境的復(fù)雜程度選擇擴(kuò)展方式，在滿(mǎn)足復(fù)雜性判定條件時(shí)，采用隨機(jī)采樣來(lái)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)，否則采用目標(biāo)偏向概率采樣來(lái)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)；若擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)后無(wú)碰撞，則更新擴(kuò)展的新節(jié)點(diǎn)及周?chē)?jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)；

所述復(fù)雜性判定條件包括：

p_rand＜p_a，

其中，

p_rand為隨機(jī)采樣概率，p_a為根據(jù)T_failed計(jì)算得到的判定概率，T_failed為碰撞檢測(cè)失敗的次數(shù)；碰撞檢測(cè)失敗包括焊槍碰撞檢測(cè)失敗與機(jī)械臂碰撞檢測(cè)失敗。

5.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述復(fù)雜環(huán)境下焊接機(jī)器人無(wú)碰撞路徑規(guī)劃方法的步驟。

6.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述復(fù)雜環(huán)境下焊接機(jī)器人無(wú)碰撞路徑規(guī)劃方法的步驟。