[發明專利]一種雙臂機器人抓取位姿選擇方法、系統和存儲介質

有效

• 申請號: 202210948656.0
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115008478B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 陶永;萬嘉昊;劉海濤;高赫;溫宇方;段練;黃石書
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京中秩新創知識產權代理有限公司 16124
• 代理人: 張濤;褚戰星

本發明涉及一種雙臂機器人抓取位姿選擇方法、系統和存儲介質，包括設置適應度取值范圍、迭代次數閾值以及適應度函數；計算種群基因適應度，判斷種群是否在取值范圍范圍內，如果在范圍內，則迭代結束，否則繼續判斷迭代次數是否達到迭代次數閾值，如果達到，則迭代結束，否則進行交叉、變異操作，根據迭代深度和適應度大小，動態選擇基因保留策略，對基因進行保留；更新代表抓取位置的基因種群，返回進行判斷循環；迭代結束后得到雙臂對應的最優目標。本發明綜合考慮雙臂抓取對稱性、雙臂關節的最大轉角、雙臂最大關節轉角之差三個方面，通過動態調整適應度函數的計算，引導算法沿全局最優的方向進行收斂，最終可以得出多目標綜合最優的結果。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體涉及一種雙臂機器人抓取位姿選擇方法。

背景技術

隨著現代工業的發展和科學技術的進步，人們對工業、醫療、服務水平的要求不斷提高，對于許多任務而言，單臂機器人的操作明顯不能滿足要求，為了適應任務的復雜性、智能性、柔順性要求，雙臂機器人應運而生。雙臂機器人像人類一樣擁有兩只手臂，并且雙臂在一定范圍內可進行協調工作，雙臂機器人并不是兩只機械臂的簡單組合，他們除了各自要實現的控制目標外，還需要滿足相互間的協調控制以及對環境的適應性。目前雙臂機器人在采用傳統遺傳算法進行抓取位姿的選擇時，往往出現如初始化的盲目性、容易陷入局部最優，算法的計算效率低，得到的目標點質量也難以保證等問題，執行同步抓取物體等協作任務時，未能發揮其多自由度的靈活性與協調性的優勢。

因此，針對這一現狀，迫切需要一種雙臂機器人能實現最佳抓取位姿的選擇方法，以克服當前實際應用中的不足。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種能夠避免初始化的盲目性、避免局部最優、提高計算效率，能發揮雙臂機器人多自由度的靈活性與協調性的優勢的基于改進遺傳算法的雙臂機器人最優抓取位姿選擇方法。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種雙臂機器人抓取位姿選擇方法，所述方法為基于改進遺傳算法的雙臂機器人最優抓取位姿選擇方法，包括：

S1：以雙臂末端位姿變化最小為目標，確定適應度函數的取值范圍和迭代次數閾值，根據雙臂與待抓取桿件的位置關系以及雙臂的運動規律設計適應度函數，并設定初始交叉與變異比例；

S2：將雙臂的初始位姿和待抓取桿件位置作為初始種群生成的約束條件，生成代表抓取位置的初始種群；

S3：依據所述S1中設計的所述適應度函數，計算種群每組基因適應度；

S4：判斷所述S3中的所述種群每組基因適應度是否在所述S1中設定的所述適應度函數的取值范圍內，如果在范圍內，則進入S9，否則進入S5；

S5：判斷迭代次數是否達到所述S1中設定的所述迭代次數閾值，如果達到，則進入S9，否則進入S6；

S6：通過交叉、變異操作，獲得新一代種群基因；

S7：未參與所述S6的種群基因，根據其在迭代次數中的迭代深度和適應度大小、抓取位置和雙臂末端姿態動態選擇基因保留策略，對基因進行保留；

S8：依據所述S6中新一代種群基因和所述S7中保留的基因，更新代表抓取位置的種群基因，返回S3循環；

S9：得到雙臂對應的最優目標。

優選地，所述S2中所述將雙臂的初始位姿和待抓取桿件位置作為初始種群生成的約束條件的具體內容為：目標抓取點是在所述待抓取桿件的軸線上生成，且初始種群每組基因包含的兩個表示雙臂目標位置的點分布于桿件形心兩側。

優選地，所述S1中所述適應度函數具體內容為對稱性子適應度函數、雙臂的協同性子適應度函數、雙臂同步性子適應度函數；三者進行加權來計算，且根據其在迭代次數中的迭代深度調整各子適應度函數的權重值。