[发明专利]机械臂的运动路径的确定方法和装置

说明书

本发明提供一种机械臂的运动路径的确定方法和装置，控制装置从机械臂的抓取部的起始点开始以预设步长，确定当前节点的邻居节点，根据障碍物模型、抓取部与障碍物安全阈值，对当前节点的邻居节点中的无效节点进行过滤，计算过滤后的邻居节点的代价估计，从过滤后的邻居节点中确定代价估计最小的邻居节点为当前节点的下一节点，当下一节点与目标点之间的距离小于预设收敛阈值时，根据起始点、目标点以及起始点和目标点之间所确定所有下一节点确定机械臂的抓取部的运动路径，所述方法能够找到最优的运动路径。

技术领域

本发明涉及智能装备技术领域，尤其涉及一种机械臂的运动路径的确定方法和装置。

背景技术

机械臂作为一种自动化机械装置，广泛应用在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域。机械臂的形态多种多样，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维空间上的某一点进行作业。

机械臂由一个位置点移动到另一个位置点所经过的路径称为机械臂的运动路径，机械臂在工作之前需要规划机械臂的运动路径，机械臂的运动路径规划是指：在已知机械臂的模型和周围障碍物模型的情况下，给定起始点和目标点，找到一条合适的路径连接起始点和目标点，并且在这条路径的任何一个中间点上机械臂必须是无碰撞的，碰撞包括机械臂和障碍物的碰撞以及自身轴之间的碰撞。现有的路径规划采用人工势场法，人工势场法的基本思想是将机器人在周围环境中的运动，设计成一种抽象的人造引力场中的运动，目标点对移动机器人产生“引力”，障碍物对移动机器人产生“斥力”，最后通过求合力来控制移动机器人的运动。

应用人工势场法规划出来的路径一般是比较平滑并且安全的，但是这种方法容易陷入局部极值点。虽然可以通过增加路标点作为临时的目标点逃离局部极值点，但在一些情况下这种技巧仍旧很难奏效，使得路径规划失败。

发明内容

本发明提供一种机械臂的运动路径的确定方法和装置，能够找到最优的运动路径。

本发明第一方面提供一种机械臂的运动路径的确定方法，包括：

从机械臂的抓取部的起始点开始以预设步长，确定当前节点的邻居节点；

根据障碍物模型、所述抓取部与障碍物安全阈值，对所述当前节点的邻居节点中的无效节点进行过滤，所述无效节点包括碰撞点和超出所述机械臂运动范围的节点；

计算过滤后的邻居节点的代价估计，从所述过滤后的邻居节点中确定代价估计最小的邻居节点为所述当前节点的下一节点；

当所述下一节点与所述目标点之间的距离小于预设收敛阈值时，根据所述起始点、目标点以及所述起始点和所述目标点之间所确定所有所述下一节点确定所述机械臂的抓取部的运动路径。

可选的，所述机械臂包括四个轴，所述四个轴中至少包括用于控制所述抓取部高度的轴，从机械臂的抓取部的起始点开始以预设步长，确定当前节点的邻居节点之前，还包括：

从所述障碍物模型包括的障碍物中删除无效障碍物，所述无效障碍物为高度小于所述起始点和所述目标点的用于控制所述抓取部高度的轴的位置参数中的较大值的障碍物；

删除所述起始点和所述目标点的用于控制所述抓取部高度的轴的位置参数。

可选的，所述计算过滤后的邻居节点的代价估计，包括：

当没有存储所述邻居节点的信息时，根据以下公式计算所述邻居节点的代价估计：

f(θ')＝g(θ')+h(θ')；

g(θ')＝g(θ)+dis(θ,θ')；

h(θ')＝dis(θ',θ_g)；