[發明專利]一種機器人笛卡爾空間的運動規劃方法

有效

• 申請號: 202110471291.2
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113146637B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 張耀倫;張煜;張秀芬;張盼盼;張增倫
• 申請（專利權）人: 張耀倫
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李盛洪

1.一種機器人笛卡爾空間的運動規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、對機器人環境進行初始化，獲取機器人的初始狀態信息，通過定位系統和/或作業任務要求獲取機器人周邊環境和任務目標的狀態信息；

S2、根據作業任務要求選取規劃路徑點，依據平面公理通過數學建模方法確定目標規劃點、規劃路徑點、機器人基坐標系原點所構成的空間平面；并根據作業任務要求依次規劃在所述空間平面內從預規劃點到目標規劃點的規劃路徑點，獲得從預規劃點到目標規劃點的規劃路徑點的空間路徑；

S3、當作業環境中不存在障礙時，根據作業任務要求規劃耦合步驟S2最后所述的空間路徑的位置信息的、位于步驟S2中所述的空間平面和/或其相交面上的末端執行器的接近矢量，使其依次經由步驟S2中所述的空間路徑，接著依據姿態表示方法并結合接近矢量表示出姿態的空間信息；

當作業環境中存在障礙時，根據障礙物空間位置信息，步驟S2中要根據作業任務的需要選取適當的規劃路徑點使得機器人獲得無碰撞運動的空間路徑，再依次按照步驟S3規劃連續無碰撞的姿態，然后驅動機器人完成到達作業目標規劃點的運動過程；

當作業環境中存在障礙時，所述規劃路徑點還需結合障礙物空間位置信息來選取，所述目標規劃點、規劃路徑點、基坐標系原點所構成的空間平面包括與豎直平面存在傾角的傾斜平面；

目標規劃點、規劃路徑點、基坐標系原點所構成的空間平面根據空間中不同位置的障礙物，空間平面為依據規劃路徑點的選取不同處于動態變化地選取；

S4、結合步驟S2中所述的空間路徑的位置信息和步驟S3中所述姿態的空間信息，驅動機器人完成到達作業目標規劃點的運動過程。

2.根據權利要求1所述的一種機器人笛卡爾空間的運動規劃方法，其特征在于：步驟S1中所述機器人的初始狀態信息包括下列至少之一：機器人的初始位置姿態信息和/或關節角信息。

3.根據權利要求1所述的一種機器人笛卡爾空間的運動規劃方法，其特征在于：步驟S2中所述的目標規劃點可為任務目標的空間位置和/或根據工藝要求距離任務目標一定距離的空間位置；

步驟S2中所述的預規劃點可為初始狀態下的機器人末端執行器所處的位置和/或機器人末端執行器相對于初始狀態下向目標規劃點移動一定距離的位置；

步驟S2中所述的規劃路徑點為根據作業任務要求而選取與目標規劃點和基坐標系原點不共線的空間點。

4.根據權利要求1所述的一種機器人笛卡爾空間的運動規劃方法，其特征在于：所述步驟S2和步驟S3之間還包括S21：根據作業任務要求，通過數學建模方法構建從預規劃點到目標規劃點的空間路徑的曲線方程。

5.根據權利要求1所述的一種機器人笛卡爾空間的運動規劃方法，其特征在于：步驟S3和步驟S4中所述姿態的空間信息包括方位矢量和法向矢量。

6.根據權利要求1所述的一種機器人笛卡爾空間的運動規劃方法，其特征在于：當作業環境中存在障礙時，所述步驟S3和步驟S4之間還包括步驟S31：

根據規劃路徑點的空間路徑的位置信息及所規劃的姿態的空間信息反解出機器人各個關節的運動角度，通過運動學正解計算出各關節的空間信息以及固結連桿和機器人周邊設備的空間信息，判斷機器人各個關節、固結連桿和周邊設備是否與障礙物存在干涉，若不存在干涉，則規劃良好，進而進入到步驟S4；若存在干涉，則循環步驟S31重新規劃姿態。