[發明專利]基于仿射變換與行為樹的機器人任務規劃方法及系統

有效

• 申請號: 202310384507.0
• 申請日: 2023-04-12
• 公開（公告）號: CN116117826B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 劉孟;朱文博;羅陸鋒;盧清華;王愷
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 深圳科潤知識產權代理事務所(普通合伙) 44724
• 代理人: 孫長虹

1.基于仿射變換與行為樹的機器人任務規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取機器人的行為動作信息并進行組合，構建動作基元庫；

根據動作基元庫獲取人工示教的軌跡數據；

對動作基元庫中的基元數據進行人工示教處理，得到示教軌跡數據；

通過舍棄突變軌跡法對示教軌跡數據進行數據預處理，得到預處理后的示教軌跡數據；

通過仿射變換技術對預處理后的示教軌跡數據進行泛化處理，得到人工示教的軌跡數據；

結合動作基元庫中動作基元的邏輯關系、人工示教的軌跡數據與任務執行邏輯，構建初步的行為樹模型；

根據動作基元庫中的基元數據之間的邏輯關系，定義基元數據之間的連接關系，所述連接關系包括不能連接、漸進連接、順序連接和平行連接；

將基元數據之間的連接關系設定為執行節點，構建待刪減行為樹模型；

根據機器人在3C生產線上的任務執行邏輯，對待刪減行為樹模型進行刪減處理，得到初步的行為樹模型；

基于仿射變換技術，對初步的行為樹模型進行泛化處理，得到行為樹模型；

所述仿射變換技術的表達式具體如下所示：

q^new(t)＝F(q^old(t))

上式中，q^new(t)表示泛化后的軌跡數據，q^old(t)表示人工示教的軌跡數據，F(·)表示仿射變換函數；

根據行為樹模型的執行邏輯對機器人進行任務執行規劃。

2.根據權利要求1所述基于仿射變換與行為樹的機器人任務規劃方法，其特征在于，所述獲取機器人的行為動作信息并進行組合，構建動作基元庫這一步驟，其具體包括：

獲取3C生產線上機器人的常用操作；

對機器人的常用操作進行分割處理，得到機器人的行為動作信息；

所述機器人的行為動作信息包括剛體幾何中心的位移向量、末端執行器的夾持力或機械臂對外界輸出的彈力、末端執行期夾爪的開合角與末端旋轉角的開合速度、機械臂末端執行器旋轉的扭矩和更換末端執行器操作所引起的末端坐標重置；

對機器人的行為動作信息進行組合，構建動作基元庫，所述動作基元庫包括機器人的移動基元、機械臂末端執行器的平移基元、作用力平移基元、回位基元、打開或關閉末端執行器基元、壓基元、旋轉基元和夾取與更換末端執行器基元。

3.根據權利要求2所述基于仿射變換與行為樹的機器人任務規劃方法，其特征在于，所述舍棄突變軌跡法的表達式具體如下所示：

q(t)＝None

上式中，q(t)表示示教軌跡數據，表示加速度，ε表示常數因子，取值為0.4，表示的左右鄰域，None表示給與q(t)賦予空值。

4.根據權利要求3所述基于仿射變換與行為樹的機器人任務規劃方法，其特征在于，所述基于仿射變換技術，對初步的行為樹模型進行泛化處理，得到行為樹模型這一步驟，其具體包括：

通過仿射變換技術對初步的行為樹模型中的人工示教的軌跡數據進行泛化處理，得到泛化后的軌跡數據；

通過Tanimoto相似度函數計算人工示教的軌跡數據與泛化后的軌跡數據之間的相似度值；

選取相似度值中滿足預設精度閾值的泛化后的軌跡數據，得到執行節點；

將執行節點嵌入至初步的行為樹模型，得到行為樹模型。

5.根據權利要求4所述基于仿射變換與行為樹的機器人任務規劃方法，其特征在于，所述Tanimoto相似度函數的表達式具體如下所示：

上式中，q_A*q_B表示兩個軌跡向量的內積，||q_A||²、||q_B||²表示兩個軌跡向量的模長。

6.基于仿射變換與行為樹的機器人任務規劃系統，其特征在于，包括以下模塊：

組合模塊，用于獲取機器人的行為動作信息并進行組合，構建動作基元庫；

獲取模塊，用于根據動作基元庫獲取人工示教的軌跡數據；

對動作基元庫中的基元數據進行人工示教處理，得到示教軌跡數據；

通過舍棄突變軌跡法對示教軌跡數據進行數據預處理，得到預處理后的示教軌跡數據；

通過仿射變換技術對預處理后的示教軌跡數據進行泛化處理，得到人工示教的軌跡數據；

構建模塊，用于結合動作基元庫中動作基元的邏輯關系、人工示教的軌跡數據與任務執行邏輯，構建初步的行為樹模型；

根據動作基元庫中的基元數據之間的邏輯關系，定義基元數據之間的連接關系，所述連接關系包括不能連接、漸進連接、順序連接和平行連接；

將基元數據之間的連接關系設定為執行節點，構建待刪減行為樹模型；

根據機器人在3C生產線上的任務執行邏輯，對待刪減行為樹模型進行刪減處理，得到初步的行為樹模型；

泛化模塊，基于仿射變換技術，對初步的行為樹模型進行泛化處理，得到行為樹模型；

所述仿射變換技術的表達式具體如下所示：

q^new(t)＝F(q^old(t))

上式中，q^new(t)表示泛化后的軌跡數據，q^old(t)表示人工示教的軌跡數據，F(·)表示仿射變換函數；

規劃模塊，用于根據行為樹模型的執行邏輯對機器人進行任務執行規劃。