[發明專利]一種冗余機械臂避障路徑規劃方法、設備及存儲設備

在審

• 申請號: 202310562157.2
• 申請日: 2023-05-16
• 公開（公告）號: CN116587272A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 陳鑫;梅義勝;秦朗;高旭;劉明哲;王行澳
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 魏波

本發明公開了一種冗余機械臂避障路徑規劃方法、設備及存儲設備，方法如下：采用RRT*算法對機械臂末端位置進行預搜索，得到初始規劃；根據初始規劃起始點、目標點以及空間障礙物信息，采用目標導向策略獲取新的節點位姿；判斷新節點是否處于無效規劃區，若是則舍棄該節點，否則執行后續步驟；根據碰撞檢測算法判斷新節點的有效性，若無法通過碰撞檢測，則添加對應的無效規劃區，否則將新節點加入到規劃路徑；根據優化父節點策略對新節點進行最優樹確定以及父節點選擇；重復上述步驟直至生成機械臂末端可行路徑；根據基于三角不等式的路徑優化方法對機械臂末端可行路徑進一步優化，得到最終路徑。本發明有益效果是：有效減少了冗余路徑的產生。

技術領域

本發明涉及機器人路徑規劃領域，尤其涉及一種冗余機械臂避障路徑規劃方法、設備及存儲設備。

背景技術

隨著工業自動化任務復雜程度的提高，傳統的六自由度工業機器人已經不能滿足很多作業場景的需求，因此近年來七自由度機械臂的運用也越來越廣泛，逐漸出現在大眾視野。七自由度機械臂相比于六自由度機械臂的主要特性為“自運動”，即保持末端位姿不變的情況下，仍然可以切換關節角度配置，因此也更加靈活，并且可以實現避奇異、避關節極限、力矩優化等。

機械臂在復雜環境進行作業時，需要進行路徑規劃獲取機械臂運動過程中各個位置點的關節角度，防止機械臂與環境發生碰撞，傳統的路徑規劃方法搜索維度高、收斂速度慢。

發明內容

為了解決傳統路徑規劃方法搜索維度高、收斂速度慢的技術問題，本申請提供一種冗余機械臂避障路徑規劃方法、設備及存儲設備，其中方法具體包括以下步驟：

S1：采用RRT*算法對機械臂末端位置進行預搜索，得到初始規劃；

S2：根據初始規劃起始點、目標點以及空間障礙物信息，采用目標導向策略獲取新的節點位姿；

S3、判斷新節點是否處于無效規劃區，若是則舍棄該節點，否則執行步驟S4；

S4、根據碰撞檢測算法判斷新節點的有效性，若無法通過碰撞檢測，則添加對應的無效規劃區，否則將新節點加入到規劃路徑中；

S5、根據優化父節點策略對新節點進行最優樹確定以及父節點選擇；

S6、重復步驟S2～S5，直至生成機械臂末端可行路徑；

S7、根據基于三角不等式的路徑優化方法對機械臂末端可行路徑進一步優化，得到最終路徑。

一種存儲設備，所述存儲設備存儲指令及數據用于實現一種冗余機械臂避障路徑規劃方法。

一種冗余機械臂避障路徑規劃設備，包括：處理器及存儲設備；所述處理器加載并執行存儲設備中的指令及數據用于實現一種冗余機械臂避障路徑規劃方法。

本發明提供的有益效果是：1.使用關節空間路徑規劃，降低算法搜索維度；2.使用無效規劃區機制防止在無效區域重復搜索；3.使用目標導向策略，避免算法盲目搜索；4.使用優化的父節點選擇策略和基于三角不等式的路徑優化方法，減少冗余節點的產生。

附圖說明

圖1是本發明方法的流程圖；

圖2是無效規劃區機制原理示意圖；

圖3是預搜索與最優樹選擇示意圖；

圖4是父節點選擇示意圖；

圖5是機器人受力示意圖；

圖6是基于三角不等式的路徑優化算法示意圖；

圖7是本發明硬件設備工作圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地描述。