[發明專利]一種人機協作下的機械臂軌跡生成與修正方法

在審

• 申請號: 202210244022.7
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114310918A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 陳可;韓峰濤;庹華;張航;何剛;于文進;劉凱;李振國
• 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

本發明提出了一種人機協作下的機械臂軌跡生成與修正方法，包括：步驟S1，利用RVIZ人機界面設置初始目標點和控制模式；步驟S2，根據所述初始目標點和控制模式進行路徑生成及調整，包括：將初始目標點投影于示教軌跡平面，再利用羅德里格旋轉公式生成三維路徑；步驟S3，針對存在多種形狀障礙物的復雜操作環境，通過插入交互點對軌跡形狀進行修正的方法進行軌跡平滑；步驟S4，針對得到的軌跡點采用機械臂逆運動學求解，得到目標關節角度；步驟S5，對目標關節角度進行仿真，得到運動過程關節角度，將所述運動過程關節角度返回值RVIZ人機界面。

技術領域

本發明涉及工業機器人技術領域，特別涉及一種人機協作下的機械臂軌跡生成與修正方法。

背景技術

在人機交互場景中，機器人周圍的環境是復雜和動態的，在這種環境下機器人傳統的軌跡規劃技術容易和環境發生碰撞，產生安全事故。為保證機器人能夠在動態復雜的生活環境中完成機械臂操作任務，如抓取物體，機器人需要具有一定的避障能力。目前已有的技術方案主要包括以下兩種：

1、全局避障算法

該算法由于需要全局建模或搜索最優解，計算過程比較耗時、實時性低。

2、局部避障算法

該算法主要采用 DMP 模型結合人工勢場法，該技術需要具體的障礙物信息來計算障礙物附近的排斥力，為了簡便計算，障礙物全部用包絡球表示．但當障礙物形狀與球形相差較大時，包絡球占據較大的有效工作空間，可能會造成無解。

上述技術方式的主要缺陷與不足在于：計算過程比較耗時、實時性低，不靈活，需要多次學習人體避障動作，過程相對復雜。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決所述技術缺陷之一。

為此，本發明的目的在于提出一種人機協作下的機械臂軌跡生成與修正方法。

為了實現上述目的，本發明的實施例提供一種人機協作下的機械臂軌跡生成與修正方法，包括如下步驟：

步驟S1，利用RVIZ人機界面設置初始目標點和控制模式；

步驟S2，根據所述初始目標點和控制模式進行路徑生成及調整，包括：將初始目標點投影于示教軌跡平面，再利用羅德里格旋轉公式生成三維路徑；

步驟S3，針對存在多種形狀障礙物的復雜操作環境，通過插入交互點對軌跡形狀進行修正的方法進行軌跡平滑；

步驟S4，針對得到的軌跡點采用機械臂逆運動學求解，得到目標關節角度；

步驟S5，對目標關節角度進行仿真，得到運動過程關節角度，將所述運動過程關節角度返回值RVIZ人機界面。

進一步，在所述步驟S3中，采用雙拋物線插值算法使修正后的軌跡平滑。

進一步，在所述步驟S3中，所述通過插入交互點對軌跡形狀進行修正的方法進行軌跡平滑,包括：在初始生成軌跡附近均勻加入調節交互點，在生成軌跡上提取離所有交互點最近的點作為調整點，基于調整點和交互點的距離采用雙拋物線插值算法進行軌跡的修正。

進一步，在所述步驟S1中，所述控制模式為設置機械臂開環控制或閉環控制。

進一步，在所述步驟S2中，所述生成三維路徑，包括：初始目標點投影于示教平面，根據示教平面內的示教軌跡生成中間軌跡，利用初始目標點和中間軌跡，通過羅德里格旋轉公式生成三維路徑。

進一步，在所述步驟S4中，通過機器人逆解器，輸入軌跡點的笛卡爾坐標就能輸出關節角度。

進一步，在所述步驟S5中，采用Gazebo物理仿真平臺進行仿真，利用Gazebo內部采樣算法得到運動關節角度。