[发明专利]连续轨迹规划过渡路径的平滑方法与装置

说明书

本发明涉及自动化控制领域，公开了一种连续轨迹规划过渡路径的平滑方法与装置。本发明实施方式中，根据需要进行连续轨迹规划过渡的第一路径与第二路径的相接点，计算待生成的连续轨迹规划过渡路径的边界值，根据该边界值及预设的函数表达式，生成连续轨迹规划过渡路径，再根据生成的连续轨迹规划过渡路径的曲率，优化该边界值，并根据优化后的边界值及上述函数表达式，平滑生成的连续轨迹规划过渡路径。本发明实施方式，通过平滑生成的连续轨迹规划过渡路径，有效消除了连续轨迹规划过渡路径中存在的尖点、拐点、二重点等严重影响过渡路径光顺性的问题，并使连续轨迹规划过渡路径的曲率更加平滑。

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，特别涉及一种连续轨迹规划过渡路径的平滑方法与装置。

背景技术

在自动化控制领域中，机器人在执行任务时，往往是多段多种路径的组合，如果在段与段的相接处不做处理，则需要将机器人的速度降为零，如果不将机器人的速度降为零，则机器人会因为速度与加速度的不连续，产生剧烈震荡，且极有可能破坏机器人，但是，若将机器人的速度降为零，又会影响机器人的节拍，尤其是在路径段数比较多的情况下。为了使机器人能够在不同路径上连续运动，需要在不同路径间用转接曲线进行连接，转接曲线有抛物线、圆弧、样条曲线等，虽然抛物线、圆弧比较简单，但是只能保证速度连续，却不能保证加速度连续，并且只能用于共面曲线的过渡转接，其它满足加速度连续的更高阶的多项式函数，也只能用于共面曲线的过渡转接，无法应用于三维空间内的运动路径的过渡转接。目前，通常是将根据转接始末点位置、一二阶导数求得的样条曲线，作为空间路径的过渡转接曲线，并且三次样条曲线即可满足过渡转接前后加速度的连续性。

然而，在实现发明的过程中，本申请的发明人发现，直接根据转接始末点位置、一二阶导数求得的样条曲线，往往存在尖点、拐点、二重点等严重影响路径光顺性的问题。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种连续轨迹规划过渡路径的平滑方法与装置，消除了影响连续轨迹规划过渡路径光顺性的尖点、拐点、二重点等，并使连续轨迹规划过渡路径的曲率更加平滑，从而实现了不同路径之间的平滑转接。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种连续轨迹规划过渡路径的平滑方法，包括：

根据需要进行连续轨迹规划过渡的第一路径与第二路径的相接点，计算待生成的所述连续轨迹规划过渡路径的边界值；

根据所述边界值及预设的函数表达式，生成所述连续轨迹规划过渡路径；

根据生成的所述连续轨迹规划过渡路径的曲率，优化所述边界值；

根据优化后的边界值及所述函数表达式，平滑所述生成的所述连续轨迹规划过渡路径。

本发明的实施方式还提供了一种连续轨迹规划过渡路径的平滑装置，包括：

边界值计算模块，用于根据需要进行连续轨迹规划过渡的第一路径与第二路径的相接点，计算待生成的所述连续轨迹规划过渡路径的边界值；

路径生成模块，用于根据所述边界值及预设的函数表达式，生成所述连续轨迹规划过渡路径；

优化模块，用于根据生成的所述连续轨迹规划过渡路径的曲率，优化所述边界值；

平滑模块，用于根据优化后的边界值及所述函数表达式，平滑所述生成的所述连续轨迹规划过渡路径。