[發明專利]一種空間機械臂運動約束下的快速任務規劃方法及系統

在審

• 申請號: 202310736085.9
• 申請日: 2023-06-20
• 公開（公告）號: CN116604566A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 朱戰霞;王明明;李勁濤
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種空間機械臂運動約束下的快速任務規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

構建空間機械臂運動約束下的任務規劃模型，包括規劃領域、規劃問題和Stream模塊；

根據規劃問題的初始狀態以及Stream模塊的輸入參數，確定能夠調用的Stream模塊；

根據調用的短時Stream實例，生成滿足運動學約束的機械臂構型對象和謂詞；根據調用的長時Stream實例，生成樂觀對象和謂詞；

將短時Stream實例生成的機械臂構型對象和謂詞以及長時Stream實例生成的樂觀對象和謂詞添加至規劃問題的初始狀態，得到擴展后的規劃問題；

以規劃領域和擴展后的規劃問題作為輸入，采用FastDownward規劃器進行動作序列規劃，得到包含樂觀對象的動作序列；

根據規劃得到的動作序列，對其中的樂觀對象進行回溯，得到生成所有樂觀對象的長時Stream實例集合；

依次調用長時Stream實例集合中的Stream實例，對調用成功的Stream實例中對應的樂觀對象進行賦值，直至所有的樂觀對象均得到賦值，然后輸出動作序列，完成規劃。

2.根據權利要求1所述的空間機械臂運動約束下的快速任務規劃方法，其特征在于，所述構建空間機械臂運動約束下的任務規劃模型包括：

步驟1：任務規劃領域構建

根據空間機械臂的模型特征和任務特點，基于PDDL表示方法對規劃系統中的對象、謂詞和動作進行定義，完成規劃領域的構建；

步驟2：任務規劃問題描述

針對給定在軌操作任務，根據規劃領域中的對象和謂詞，確定規劃問題的初始狀態和目標狀態并采用PDDL表示方法進行描述；

步驟3：連續變量求解的Stream表示

基于空間機械臂的運動學模型和運動規劃算法，采用PDDLStream表示方法建立空間機械臂逆運動學求解和避障運動規劃的Stream表示形式。

3.根據權利要求1所述的空間機械臂運動約束下的快速任務規劃方法，其特征在于，所述確定能夠調用的Stream模塊，包括：

確定能夠調用的Stream模塊，生成短時Stream實例和長時Stream實例；所述短時Stream實例為逆運動學求解Stream實例，長時Stream實例為避障運動規劃Stream實例。

4.根據權利要求3所述的空間機械臂運動約束下的快速任務規劃方法，其特征在于，所述樂觀對象為在不進行連續變量求解的情況下對長時Stream實例進行調用并生成新的沒有具體取值的對象。

5.根據權利要求3所述的空間機械臂運動約束下的快速任務規劃方法，其特征在于，所述依次調用長時Stream實例集合中的Stream實例，對調用成功的Stream實例中對應的樂觀對象進行賦值，包括：

依次對回溯得到的Stream實例集合中的Stream實例進行調用，若Stream實例未能生成新對象和謂詞，即連續變量求解失敗，則返回重新確定能夠調用的Stream模塊；若Stream實例調用成功，則根據連續變量求解結果對應的樂觀對象進行賦值。